La presión hidrostática mide la fuerza que un fluido en reposo es capaz de ejercer contra una superficie en un área determinada.
Primero, la hidrostática es la disciplina que estudia los fluidos en equilibrio. Por lo tanto, los conceptos de presión hidrostática, densidad y flotabilidad, así como el Teorema de Stevin , son de suma importancia . Por cierto, el concepto de presión se basa en el principio de Pascal , hoy utilizado en dispositivos hidráulicos, como frenos, dirección de automóviles y ascensores.
Por otro lado, el concepto de flotabilidad sigue el Teorema de Arquímedes, es decir, la flotabilidad es la fuerza que un fluido en equilibrio ejerce sobre un cuerpo sumergido en él. En principio, la presión hidrostática es toda la presión que se produce en el interior de los líquidos.
De esta forma, esta presión es ejercida por el peso de los propios líquidos. En este sentido, a partir del Teorema de Stevin, la presión en el interior de un líquido en equilibrio aumenta con la profundidad.
Por cierto, podemos probar la situación presentada, a partir de este teorema, cuando perforamos una bolsa llena de agua y observamos la presión del agua. Es decir, de agujeros a diferentes niveles, concluimos que el agua sale con mayor presión en los agujeros inferiores, ya que la presión es mayor.
Concepto de presión hidrostática
Para entender la Presión Hidrostática, es importante saber que la hidrostática es un área específica de la Física .
Esta área estudia las propiedades de los fluidos en reposo y, entre estas propiedades, las más importantes son: densidad , presión y fuerza de flotación. Sin embargo, también es necesario comprender que los fluidos son, para la Física, sustancias capaces de asumir la forma de su recipiente.
En este sentido, un fluido es una sustancia que se deforma continuamente cuando se somete a un esfuerzo, por pequeño que sea ese esfuerzo. En este sentido, los fluidos incluyen líquidos, gases, plasmas y sólidos plásticos.
Básicamente, la presión hidrostática mide la fuerza que un fluido en reposo es capaz de ejercer contra una superficie. Sin embargo, esta fuerza se mide por unidad de área.
Además, cuanto mayor es la profundidad de un cuerpo sumergido en un fluido, mayor es la presión que se ejerce sobre él. La unidad de presión SI (Sistema Internacional de Unidades) es el pascal (pa), también llamado 1 newton por metro cuadrado (N/m2).
Presión en un líquido – Teorema de Stevin
En primer lugar, considere un líquido de densidad d, homogéneo en el equilibrio. En este sentido, imagina una porción de este líquido en forma de cilindro recto de altura h y cuyas bases tienen área A, estando la base superior exactamente sobre la superficie libre del líquido.
En la base superior, la fuerza Fa, que ejerce el aire sobre el líquido, actúa en la base inferior, la fuerza o presión hidrostática Fb. Donde, P es el peso del cilindro de líquido.
A partir de este esquema, podemos escribir:
Fb = Fa + P
Usando esta fórmula, podemos llegar al Teorema de Stevin. Así, tenemos que considerar que Fa dividida por el área de la base del cilindro da como resultado Pa, presión que ejerce el aire desde la base superior. Además, Fb dividido por la misma área da Ps, presión en el fondo del cilindro.
Así, el teorema de Stevin se representa mediante la siguiente fórmula: Pb = Pa + dgh
Donde, dgh significa: densidad (d), aceleración gravitacional local y altura de la columna de líquido (h).
En este sentido, la presión en un punto situado a la profundidad h en el interior de un líquido en equilibrio viene dada por la presión que ejerce el aire en la superficie ( presión atmosférica ), sumada a la presión que ejerce la columna de líquido, situada por encima del punto y expresado por producto dgh.
Fórmula de presión hidrostática
Primero, es importante saber que la presión hidrostática depende de algunos factores, por ejemplo:
- Densidad del líquido;
- valor de la aceleración local debida a la gravedad;
- altura del líquido sobre el punto considerado.
Por lo tanto, la fórmula para la presión hidrostática se da de la siguiente manera:
Ph = d. g. H
donde, Ph es la presión hidrostática; d: Densidad (kg/m 3 ); g: aceleración de la gravedad (m/s 2 ) y, finalmente, h: altura (m).
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