La hidrostática es la rama de la física que estudia los fluidos en reposo y las fuerzas que estos ejercen. A continuación, te presento un formulario con las fórmulas más importantes de hidrostática:
1. Densidad (ρ):
La densidad de un fluido se define como la masa por unidad de volumen.
$$ρ = \frac{m}{V}$$
Donde:
- $ρ$: Densidad del fluido (kg/m³)
- $m$: Masa del fluido (kg)
- $V$: Volumen del fluido (m³)
2. Presión (P):
La presión es la fuerza ejercida por un fluido por unidad de área.
$$P = \frac{F}{A}$$
Donde:
- $P$: Presión (Pa o N/m²)
- $F$: Fuerza (N)
- $A$: Área (m²)
3. Presión hidrostática (P):
Es la presión que ejerce un fluido en reposo a cierta profundidad.
$$P = P_0 + ρgh$$
Donde:
- $P_0$: Presión en la superficie del fluido (Pa)
- $ρ$: Densidad del fluido (kg/m³)
- $g$: Aceleración de la gravedad (9.81 m/s²)
- $h$: Altura o profundidad del fluido (m)
4. Principio de Pascal:
Este principio establece que cualquier cambio en la presión en un punto de un fluido en reposo se transmite uniformemente en todas las direcciones.
$$\Delta P = \Delta F / A$$
5. Empuje o Fuerza de flotación (E):
El principio de Arquímedes establece que un objeto sumergido en un fluido experimenta una fuerza de empuje hacia arriba igual al peso del fluido desalojado.
$$E = ρ_{fluido} \cdot V_{desalojado} \cdot g $$
Donde:
- $E$: Empuje o fuerza de flotación (N)
- $ρ_{fluido}$: Densidad del fluido (kg/m³)
- $V_{desalojado}$: Volumen de fluido desalojado (m³)
- $g$: Aceleración de la gravedad (9.81 m/s²)
6. Presión absoluta y presión manométrica:
Presión absoluta: Es la suma de la presión atmosférica y la presión manométrica.
$$P_{abs} = P_{atm} + P_{man}$$
- $P_{abs}$: Presión absoluta (Pa)
- $P_{atm}$: Presión atmosférica (Pa)
- $P_{man}$: Presión manométrica (Pa)
7. Ecuación de continuidad:
La ecuación de continuidad establece que el flujo de un fluido es constante en todas las secciones de una tubería cerrada si no hay pérdidas.
$$A_1 v_1 = A_2 v_2$$
Donde:
- $A_1, A_2$: Áreas de las secciones (m²)
- $v_1, v_2$: Velocidades del fluido en las secciones respectivas (m/s)
8. Teorema de Bernoulli:
El teorema de Bernoulli es la conservación de la energía para un fluido en movimiento, aplicable también a fluidos en reposo bajo ciertas condiciones.
$$P + \frac{1}{2} ρ v^2 + ρgh = \text{constante}$$
Donde:
- $P$: Presión del fluido (Pa)
- $ρ$: Densidad del fluido (kg/m³)
- $v$: Velocidad del fluido (m/s)
- $g$: Aceleración de la gravedad (9.81 m/s²)
- $h$: Altura o profundidad del fluido (m)
9. Presión en una columna de fluido:
La presión en la base de una columna de fluido se calcula como:
$$P = ρgh$$
Donde:
- $P$: Presión (Pa)
- $ρ$: Densidad del fluido (kg/m³)
- $g$: Aceleración de la gravedad (9.81 m/s²)
- $h$: Altura de la columna (m)
10. Tensión superficial (γ):
La tensión superficial es la energía por unidad de área en la superficie de un fluido.
$$\gamma = \frac{F}{L}$$
Donde:
- $\gamma$: Tensión superficial (N/m)
- $F$: Fuerza (N)
- $L$: Longitud a lo largo de la cual actúa la fuerza (m)
Estas fórmulas cubren los conceptos fundamentales de la hidrostática. Si tienes alguna pregunta sobre alguna fórmula en particular o necesitas ejemplos prácticos, estaré encantado de ayudarte.