HidrostĂĄtica fundamental E
l tĂŠrmino hidrostĂĄtica se refiere al estudio del agua en reposo. El concepto de presiĂłn resultante a partir del peso del agua es fundamental. En este capĂtulo usted aprenderĂĄ cĂłmo cuantificar la presiĂłn ejercida por el agua sobre una superficie sumergida imaginaria o sobre las paredes de un recipiente. TambiĂŠn aprenderĂĄ acerca de la presiĂłn ejercida por el agua sobre un objeto sumergido, lo que da lugar al concepto de flotabilidad.
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OBJETIVOS DespuĂŠs de completar este capĂtulo, el lector serĂĄ capaz de: • • • • •
Calcular la presiĂłn en el agua a diferentes profundidades. Calcular la presiĂłn sobre una superficie vertical sumergida. Calcular la presiĂłn sobre una superficie inclinada sumergida. Calcular la presiĂłn sobre una superficie curva sumergida. Calcular la fuerza de flotaciĂłn sobre un objeto sumergido.
3 .1 P R E S I Ă“ N HIDROSTĂ T ICA La presiĂłn se define como la fuerza por unidad de ĂĄrea. Por tanto, p5
F A
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donde p presiĂłn, libras/pie2 (N/m2) F fuerza, libras (newtons) A ĂĄrea, pies2 (m2) El agua en un recipiente ejerce presiĂłn a un ĂĄngulo recto, o normal, hacia las paredes del recipiente o sobre cualquier superficie sumergida. Este fenĂłmeno, que es Ăşnico para los fluidos, se debe a la incapacidad de las molĂŠculas del agua para resistir un esfuerzo cortante. Por tanto, sobre cualquier superficie sumergida, sĂłlo existe una fuerza normal (presiĂłn) y no una fuerza de corte. En un sĂłlido existen