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Introducción:

Un fluido es cualquier sustancia que puede fluir, tanto un líquido como un gas.Los fluidos son cruciales en muchos aspectos de la vida cotidiana. Los bebemos, los respiramos, nadamos en ellos. Ellos circulan por nuestro cuerpo y controlan el clima. La estática de los fluidos estudia a los fluidos en reposo en situación de equilibrio.La densidad es masa por unidad de volumen.

= m/V

La presión es la fuerza normal por unidad de área en la superficie de un sólido o fluido.

p= F/A

La presión aplicada a la superficie de un fluido se transmite sin disminución a todas las partes del fluido. Esta es la ley de Pascal

p = pi + .g.h

El principio de Arquímedes expresa que la flotación es la fuerza hacia arriba ejercida por un fluido sobre un cuerpo sumergido en él. La fuerza de flotación es igual en magnitud al peso del fluido desplazado por el cuerpo

La dinámica de los fluidos es el estudio de fluidos en movimiento, es mucho más compleja. Es una de las ramas más complejas de la mecánica.La ecuación de continuidad en el flujo de fluidos relaciona la rapidez de flujo y el área de la sección transversal en un tubo de flujo.

A1.v1=A.v

La ecuación de Bernoulli relaciona la presión, la rapidez de flujo y la altura en el flujo de fluidos.

p + ρ . g . y + 1/2 . ρ .v2 = cte.

La viscosidad es una fricción interna en un fluido.

Problemas Obligatorios

1) ¿Cuál es más doloroso, el pisotón de un hombre de 1080 N con un taco de 50 cm 2 o el de una

frágil damisela de 515 N con un taco de 1 cm2?

2) Si se tiene un líquido en equilibrio cuya densidad es 2,30 g/cm3 ¿Cuál es la diferencia de presión

entre dos puntos cuya diferencia vertical es:

a) 45 cm b) 3.6 m

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3) ¿Qué fracción del volumen total de un iceberg queda expuesta?

4) Hallar el aumento de presión del fluido de una jeringa cuando la enfermera aplica una fuerza de

42,3 N al émbolo de una jeringa de 1,12 cm2 de diámetro

5) Se mide la presión arterial de una persona en el brazo y resulta ser de 105 mm de Hg ¿Cuál será

la presión arterial que mediríamos en el pie si el corazón de la persona, la cual se mantiene

erguida, está 1,40 m por encima del nivel de los pies? ( = 1,05 x 103 kg/m3).

6) Hallar la presión total en Pascales y en atmósferas a 118 metros bajo la superficie del océano.

La densidad del agua del mar es de 1,024 g/cm3 y la presión atmosférica a nivel del mar es de

1,013 x 105 Pa.

7) La ventana de una oficina tiene 3,43 m x 2,08 m. Como resultado del paso de una tormenta, la

presión del aire exterior decae a 0,962 atm, pero en el interior la presión se mantiene a 1 atm.

¿Qué fuerza neta empujará la ventana hacia afuera?

8) Sabiendo que la velocidad del agua en una tubería de 6 cm de diámetro es de 2 m/s, hallar la

velocidad que adquiere al circular por una sección de la tubería de la mitad del diámetro.

9) Hallar el volumen de agua que fluye por segundo de un tanque, a través de un orificio de 2 cm

de diámetro situado 5 m por debajo del nivel del agua.

10) Encontrar la velocidad del agua en una tubería de 5 cm de diámetro que suministra un caudal de

18 m3/h.

11) La velocidad de la glicerina en una tubería de 15 cm de diámetro es de 5 m/s. calcular la

velocidad que adquiere en un estrechamiento de 10 cm de diámetro.

12) Un tanque elevado de 32 m de altura y 3 m de diámetro abastece agua a una casa. Una tubería

horizontal en la base del tanque tiene un diámetro de 2,54 cm. Para satisfacer las necesidades

del hogar, la tubería de abastecimiento debe ser capaz de sustituir agua a razón de 0,0025 m3/s.

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Si el agua, estuviese fluyendo a la cantidad máxima ¿cuál sería la presión en la tubería horizontal?

13) La figura muestra la confluencia de dos corrientes que forman un río. Una corriente tiene un

ancho de 8,20 m, una profundidad de 3,40 m y una velocidad de 2,3 m/s. La otra corriente tiene

6,80 m de ancho, 3,20 m de profundidad y fluye a razón de 2,6 m/s. El ancho del río es de 10,70

m y la velocidad de su corriente de 2,9 m/s ¿cuál es la profundidad del río?

Problemas Propuestos

14) Un bloque de madera flota el agua, teniendo sumergidos los dos tercios de su volumen; en el

aceite sumerge nueve décimos de su volumen. Hallar la densidad del aceite y de la madera.

(madera: = 660 kg/m³) (aceite = 730 kg/m³)

15) Alrededor de una tercera parte del cuerpo de un físico que se halla nadando en el Mar Muerto

está sobre el nivel del agua. Suponiendo que la densidad del cuerpo humano es de 0,98 g/cm³,

halle la densidad del agua del Mar Muerto. ¿Por qué es mayor que 1 g/cm³? (= 1,47 g/cm³)

16) ¿Cuál es la fuerza neta sobre una pared de 2,78 m² de área, cuando la presión en un lado es 1

atm y en el otro lado es 0,94 atm? (16897 N)

17) A una caja herméticamente cerrada con una tapa de 78 cm² de área se le practica un vacío

parcial. Si se requiere una fuerza de 480 N para retirar la tapa de la caja y la presión atmosférica

exterior es de 103,425 KPa, ¿Cuál es la presión dentro de la caja? 41.886 kPa

18) Una pieza de hierro fundido que contiene cierto número de porosidad pesa 6130 N en el aire y

3970 N en el agua. ¿Cuál es el volumen de las porosidades de la pieza de fundición? La

densidad del hierro es de 7870 kg/m³

19) El agua sale a una velocidad de 5 m/s por una manguera de 3 cm de diámetro y llega a una

boquilla de 0,8 cm de radio.

a) ¿Con qué velocidad sale el agua de la boquilla? (v= 17.56 m/s)

b) ¿Cuánta agua sale de la boquilla por segundo? (3.53 l/s)

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20) Por una tubería de 15 cm de diámetro circula agua a razón de 75 l/min. En un punto tenemos un

estrangulamiento de 5 cm de diámetro.

a) ¿Qué velocidad lleva el agua en este estrangulamiento? ( v=0,63 m/s)

b) ¿Cuál es la presión en el estrangulamiento? La presión en tubería: 1,6 atm. (p=1,59 atm)

21) Un franco tirador dispara una bala de su rifle contra un tanque de gasolina, haciéndole un

orificio a 53 m bajo la superficie de la gasolina. El tanque se ha sellado y sometido a una

presión absoluta de 3,1 atm. La gasolina almacenada tiene una densidad de 660 kg/m3. ¿A qué

velocidad comienza la gasolina a salir por el orificio? ( v = 41 m/s )

22) Se usa una bomba de diafragma para sacar agua de dentro de un barco. El diámetro de la

Mansura de la bomba es de 3 cm y el agua es impulsada por la manguera hacia arriba y sale por

una escotilla de bombeo a 5 m sobre el nivel de agua a una velocidad de 4 m/s. Calcule la

potencia de bombeo. (P = 199 w)

23) Por una tubería con un área de la sección transversal de 4,2 cm2 circula el agua a una velocidad

de 5,18 m/s. El agua desciende gradualmente 9,66 m mientras que el área del tubo aumenta en

7,6 cm2.

a) ¿Cuál es la velocidad del flujo en el nivel inferior? (v= 2.86 m/s)

b) La presión en nivel superior:152 KPa; halle la presión en el nivel inferior. ( P=249.525kPa)

24) La toma de agua de una presa tiene un área de sección transversal de 0,7 m2. el agua fluye en

ella a una velocidad de 0,4 m/s. En la planta de generación que está situada a 174 m debajo del

punto de toma, el agua fluye a razón de 9,44 m/s.

a) Halle la diferencia de presión entre la toma y la descarga ( 1670 kPa )

b) Halle el área del tubo de descarga. La densidad promedio H2O: 999,65 kg/ m2 (0.03m2)

25) Calcule la mayor velocidad que puede fluir la sangre, a 37º C, por una arteria de 3,8 mm de

diámetro si el flujo ha de permanecer estacionario.