Fisica II ( 16/02/11)

Si te sumerges en una alberca, en la medida que adquieres una mayor profundidad con respecto a la superficie del agua, mayor fuerza ejerce el agua sobre tu cuerpo, y por lo tanto mayor será la presión que debes soportar. A este tipo de presión debida a la gravedad y la altura se le conoce como presión hidrostática. Para poder determinar la relación exacta entre la presión y la profundidad de un fluido, emplearemos la siguiente ecuación:

                        

                            P = ρgh                          Ecuación 4

En la figura 1.8 se muestra un recipiente para líquidos de forma irregular. Un razonamiento lógico sería considerar que la parte del recipiente con mayor volumen ejercería una mayor presión en el fondo del mismo; sin embargo, las tres secciones (A, B y C) en las que se divide el recipiente tienen el mismo nivel de fluido, por lo tanto, la presión es independiente de la forma o del recipiente. Como se mencionó anteriormente, la presión depende de la fuerza que se aplica sobre una cierta área, en ese sentido, independientemente de que una sección tenga mayor área que otra, la fuerza que aplica la columna de líquido en esa sección es proporcional a su área, lo que provoca que la presión en todo el recipiente sea la misma, porque cada una de ellas se encuentra a la misma distancia vertical por debajo de la superficie. En síntesis, la presión de cada punto con determinado nivel horizontal en un fluido estático es igual. Por lo tanto, la presión al fondo de un recipiente es la misma, independientemente de lo complicada que pueda ser la forma del mismo

1.- Calcular la presión hidrostática en el fondo de una alberca de 5m de profundidad, si la densidad del agua es de 1000kg/m³.

2.-Calcular la profundidad a la que se encuentra sumergido un submarino en el mar, cuando soporta una presión hidrostática de 8x10⁶N/m². La densidad del agua de mar es de 1020kg/m³.

3.-  Determine a que profundidad se encuentra sumergido en un buceador en el mar, si soporta una presión hidrostática de 399 840N/m³.

Existen diversos instrumentos que se utilizan para medir la presión. Uno de los más simples es el barómetro de mercurio (figura 1.9), el cual se emplea para medir el valor real de la presión atmosférica en un lugar determinado. El funcionamiento de este dispositivo es llenando de mercurio un tubo sellado en un extremo e invirtiéndolo, de modo que el extremo abierto esté bajo la superficie de un recipiente que contenga mercurio. Debido a que el tubo está sellado en un extremo, se genera un espacio por encima del mercurio dentro del tubo con una presión igual a cero. La presión del aire produce una fuerza normal que empuja hacia abajo, forzando al mercurio a subir dentro del tubo, el cual se detiene cuando su altura es tal que la fuerza que ejerce hacia abajo es igual a la fuerza hacia arriba que penetra por abajo y sostiene a la columna. Sin embargo, la presión en el fondo de la columna de mercurio es igual a la presión atmosférica. Al medir la altura de la columna mercurio que queda dentro del tubo, se observa que es igual a 760 mm o 29.9 in. Un milímetro de mercurio se denomina como un torr de presión (mm Hg), en honor a Evangelista Torricelli (1608-1647), inventor del barómetro. Por lo tanto, una atmósfera de presión es igual a 760 torr, que equivalen a 1.013 x 105 Pascales.

El manómetro de tubo abierto es otro tipo de medidor de presión común. Es un dispositivo que tiene un tubo en forma de U, con uno de los lados abierto y expuesto a la presión