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GUIA FISICA GRADO ONCE: MECANICA DE FLUIDOS
AUTOR Lic. Física, ERICSON SMITH CASTILLO
PRINCIPIOS HIDROSTÁTICOS
En cada una de las partes que se ha dividido el estudio de los fluidos tenemos la participación de
innumerables científicos que desde tiempos de la antigüedad se han interesado por ello. A
continuación, y siguiendo la anterior guía, veremos dos de los más importantes en la hidrostática,
como lo son el de Pascal y el de Arquímedes.
Principio de Pascal
Los líquidos tienen una propiedad que los diferencia de los sólidos; es decir, cambian de forma,
adaptándose al recipiente que los contiene. Bajo la acción de una presión externa, conservan el
mismo volumen, es decir, son incompresibles.
De estas características se deriva una de las propiedades principales en la cual, los líquidos pueden
transmitir a los cuerpos en contacto con ellos las presiones externas que se les ejercen. Este
comportamiento se ilustra en el siguiente experimento:
Imaginemos una vasija con varios agujeros, la
cual está llena de agua, le conectamos una
manguera y una jeringa en el otro extremo. Al
empujar él embolo de la jeringa hacia adentro,
podemos observar que la presión se transmite
hasta que se iguala en todos los agujeros, pues
por cada uno de ellos sale él líquido de la
misma forma.
Este principio fue estudiado por Blaise Pascal, el cual enuncio así:
Los líquidos transmiten en todas las direcciones y con la misma intensidad las presiones que se ejercen en
una determinada región de ellos.
PA - PB =  g h
El Principio de Pascal es válido para gases pero la presión se transmite más lentamente ya que los
gases son más compresibles que los líquidos.
LIC. ERICSON SMITH CASTILLO VILLATE
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En el Principio se fundamentan numerosas aplicaciones tecnológicas de uso corriente que reciben el
nombre de Maquinas Hidráulicas como: gatos hidráulicos, grúas, excavadoras, volquetas, sistemas
de frenos en automóviles, abertura y cierre de puertas, etc.
Ejemplo 1:
Los émbolos de una prensa hidráulica como la mostrada en la figura,
tienen sección circular y sus diámetros son respectivamente, 8cm y
40cm.
¿Cuál es la fuerza que se produce en él embolo mayor en diámetro,
cuando en él embolo pequeño se aplica una fuerza de 50N?
Solución
La presión en cada uno de los émbolos es:

Pg  Pp
Fg
Ag

Fp
Ap
Donde las áreas corresponden a
Ag    r 2  20cm2   0.12 m 2
y
Ap    r 2  4cm2   0.00502 m 2
Esto debido a que el Principio de Pascal nos indica que la presión ejercida sobre un punto de un
fluido se transmite por todo el fluido con la misma intensidad, por lo tanto, las dos presiones son
iguales.
FG
0.12 m
2

50 N
 1195 .22 N
0.00502 m 2
Principio De Arquímedes
Cuando sumergimos un cuerpo total o parcialmente en un líquido, podemos notar que él líquido
ejerce fuerza contraria al peso del objeto, lo cual ocasiona que este experimente una perdida
aparente de peso e incluso puede ocasionar que salga a flote.
Imaginemos que sumergimos diferentes cuerpos en agua y representemos la distribución de las
fuerzas sobre sus superficies teniendo en cuenta que cuanto mayor es la profundidad, mayor es la
presión.
LIC. ERICSON SMITH CASTILLO VILLATE
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La simetría de las fuerzas permite deducir que la resultante de ellas en dirección horizontal es cero.
Pero verticalmente, las fuerzas no se equilibran porque la presión en la parte superior del líquido es
menor que en la parte inferior, es decir, la fuerza que ejerce él líquido en la parte superior es menor
que la que ejerce en la parte inferior. Por lo tanto, sobre un cuerpo actúa una fuerza vertical hacia
arriba, la cual se denomina Fuerza de Empuje.
Todo CUERPO sumergido en un líquido experimenta
un empuje vertical, hacia arriba, igual al peso del
volumen del líquido desplazado, este enunciado se
denomina Principio de Arquímedes.
Como  
m
, entonces la masa del líquido desplazado es igual a m =   V
V
Fempuje  Peso del líquido desplazado
w=mg
w=Vg
 líquido  Vlíquido desplazado  g   líquido  Vsolido sumertgido  g
Ejemplo 2:
Un flotador de corcho tiene un volumen de 2 pie3 y una densidad de 0,24 g/cm3.
a. ¿Qué volumen del corcho está por debajo de la superficie cuando el corcho flota en agua?
b. ¿Qué fuerza hacia abajo es necesaria para sumergir el corcho completamente?
Solución
a. El corcho desalojará un volumen igual a su propio peso.
2 pie3 = 0,226 m3 = 226534,77cm3
Reemplazamos para encontrar m
m=V
m = 0.24
gr
cm 3
 226534.77cm3
m = 54368.35gr
m  54.37kg
Ahora encontramos el peso con el valor de
m
w=mg
w = 54368.35gr  9.8
w = 54.37kg  9.8
m
s2
m
s2
w = 532.81N
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Como la densidad del agua es igual a 1.000Kg/m , el volumen del agua desalojado es
V 
m


54 .37 kg
1000
kg
m3
 0.05437 m 3
Por lo tanto, el volumen del corcho debajo del nivel del agua es 0,05437m3.
b. A fin de sumergir el corcho, debe aplicarse una fuerza F, además del peso w del corcho tal que su
suma sea, como mínimo, igual a la fuerza de empuje (a partir de esta suma cualquier valor de
fuerza externa aplicada podrá sumergirlo).
Encontramos primero la fuerza de empuje que hace el fluido sobre el corcho teniendo en cuenta el
volumen del líquido desalojado
Fempuje  peso del líquido desplazado
  V  g
 1000 mkg3  0.226 m 3  9.8 sm2
 2214 .8 N
Ahora, de acuerdo con el D. C. L. para esta situación tenemos que la fuerza necesaria para sumergirlo
está dada por la ecuación
F  Fempuje  w
Fempuje  F  w
despejando a F tenemos
 2214 .8 N  532 .81N
 1681 .99 N
ACTIVIDADES
I.
II.
1.
2.
3.
Realiza un cuadro sinóptico con las palabras claves de la temática tratada, ten en cuenta
complementar el cuadro de la guía anterior: es decir debe tener las palabras que se
seleccionaron de la guía anterior.
Realiza los siguientes ejercicios de aplicación
Un cuerpo tiene un volumen de 25cm3. ¿Qué empuje experimentará si se sumerge (a) en alcohol
(0.82), (b) en agua, (c) en ácido nítrico (1.522)? Si el cuerpo pesa 75gf en el aire, ¿cuál será su
peso aparente en cada uno de estos líquidos?
Un cuerpo experimenta un empuje de 25gf si se sumerge en aceite. Hallar la densidad del
aceite.
Un bloque de madera tiene un volumen de 150cm3 para mantenerlo sumergido en agua hace
falta ejercer sobre él una fuerza hacia abajo de 60gf. Hallar su densidad.
4.
Una caja de 20cm de largo, 10cm de ancho y 8cm de altura flota en agua salada (= 1.2 g/cm3)
con su base mayor horizontal. ¿Cuál es el peso del cuerpo que debe colocarse en su interior
para hundirla 3cm más?
LIC. FISICA ERICSON SMITH CASTILLO VILLATE.
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III.
Completa el crucigrama, ten en cuenta la solución del anterior para ayudarte con las
nuevas palabras:
1) unidad de temperatura. 2) Hor. principio que estudia la densidad de un cuerpo dependiendo de su volumen. 2) Ver.
Elemento de menor densidad. 3) unidad de temperatura. 4) la produce un fluido en sentido contrario. 5) parte de la física que
da origen a la prensa hidráulica. 6) elemento construido por galileo para el estudio de la temperatura. 7) unidad de temperatura.
8) nombre completo de quien dijo que la presión en un extremo de un conducto es igual a la presión en el otro extremo del
mismo. 9) lo que grito Arquímedes cuando dio solución al problema de la corona. 10) estado de la materia. 11) parte de la física
que no estudia los fluidos en movimiento. 12) cantidad de materia por unidad de volumen. 13) lo que es igual en el interior de
un recipiente. 14) parte de la física que estudia los gases. 15) propiedad que tienen los gases que es menor en los líquidos. 16)
lo que utilizo pascal en sus experimentos sobre la presión. 17) unidad métrica proporcional a la energía cinética de las
partículas de un cuerpo. 18) presión producida por el ambiente. 19) elemento de mayor densidad.
LIC. FISICA ERICSON SMITH CASTILLO VILLATE.