Fluidos |
Estática de fluidos
Paradoja hidrostática Densidad relativa de un líquido Prensa hidráulica Medida de la presión atmosférica Bomba de vacío Dos tubos en forma de U Acelerómetros Ciclo de histéresis |
Variación de la presión con la profundidad | ||||||||||||||||||
Variación de la presión con la profundidadConsideremos una porción de fluido en equilibrio de altura dy y de sección S, situada a una distancia y del fondo del recipiente que se toma como origen. Las fuerzas que mantienen en equilibrio a dicha porción de fluido son las siguientes:
La condición de equilibrio establece que (r S·dy)g+pS=(p+dp)S dp=-r·g·dy
Medida de la presión. Manómetro
Experiencia de Torricelli
ActividadesCon este applet se puede comprobar la ecuación fundamental de la estática de fluidos, es decir, que la presión varía linealmente con la altura. Al mismo tiempo, podemos ver como funciona un manómetro. Se conecta un tubo por un extremo a un manómetro y por el otro a un elemento o cápsula de presión consistente en un cilindro de metal con un diafragma de goma, dispuesto para medir la presión hidrostática. El elemento de presión se introduce en el fluido a una profundidad h. En la práctica real, el elemento de presión se puede girar a fin de demostrar que la presión solamente depende de la posición, pero es independiente de la dirección en la que se mide. En el programa interactivo podemos seleccionar uno de los fluidos cuyas densidades se recogen en la tabla y a continuación se pulsa en el botón titulado Nuevo.
La última sustancia es el líquido manométrico, el mercurio. Arrastramos con el puntero del ratón el elemento de presión, señalado por una flecha de color rojo hasta la profundidad deseada. Podemos leer en el manómetro la presión, o también en la gráfica de la derecha, donde se representa la profundidad en el eje vertical y la presión en el eje horizontal. Ejemplo: Supongamos que el fluido es agua. Bajemos la cápsula de presión arrastrando con el puntero del ratón la flecha roja hasta una profundidad de 60 cm. La presión debida a la altura de fluido es p=1000·9.8·0.6=5880 Pa El manómetro marca 2.2 cm por ambas ramas, que corresponde a una presión de p=13550·9.8·2·0.022=5843 Como el manómetro está abierto por el otro extremo, no nos mide la presión total (atmosférica más la altura de fluido) sino solamente la presión debida al fluido. Como vemos en la gráfica de la derecha a la profundidad de 60 cm le corresponden algo menos de 106 000 Pa, que corresponden a la presión atmosférica (aproximadamente 100 000 Pa) más la presión debida a la altura de la columna de fluido (6000 Pa). La gráfica de la derecha está trazada de forman no usual, ya que la presión (variable dependiente) debería estar en el eje vertical y la altura (variable independiente) en el eje horizontal. La gráfica por tanto, nos muestra la dependencia lineal de la presión p con la profundidad h. p=p0+r gh |
Se arrastra la flecha de color rojo con el puntero del ratón