Presión Hidrostática: ¿Qué es y cómo se calcula?

Vamos a hablar en este post sobre la presión hidrostática. ¿Qué es y cómo se calcula? ¿En qué consiste? ¿Por qué es tan relevante estudiarla? Todos estos son aspectos que es necesario tenerles en cuenta. Se trata de un tipo de presión muy especial, ya que afecta los estanques de agua, peceras, la actividad de los submarinos y el diseño de envases en general.

Qué es la presión hidrostática

Lo primero que se debe dejar en claro es que se trata de una presión que aparece cuando el líquido o fluido está completamente estático. Es decir, es un tipo de presión que el líquido siempre desarrolla al estar estático, por lo que es una presión natural que el líquido ejerce de manera propia, sin que sea necesario que se aplique una fuerza o movimiento. Hay que agregar que todos los fluidos ejercen presión hidrostática. No existe ningún fluido que no lo haga. Es una fuerza natural e inevitable, al igual que la gravedad.

Otro dato importante es que se trata de una presión que tiende a ir hacia afuera en el caso de un líquido contenido. Por otra parte, es una presión que se aplica sobre toda la superficie externa de un cuerpo que se encuentra sumergido en un determinado líquido. En tal sentido, se puede decir que una de sus unidades de medida es la cantidad de fuerza (presión) sobre superficie.

Desde un punto de vista práctico, podemos decir que se trata de la presión que ejerce un fluido sobre las paredes del fondo del recipiente que lo contiene. Igualmente, es la misma presión que ejerce sobre todo objeto sumergido en dicho fluido. Siempre una fuerza perpendicular a las paredes del recipiente o la superficie del objeto sumergido. Hay que decir que deja de ser una fuerza perpendicular si el fluido empiece estar en movimiento.

¿De qué depende? En buena medida depende de la densidad del fluido en cuestión y de la altura del mismo con referencia al punto de medida. En líneas generales, se puede afirmar que los fluidos más densos tienen mayor capacidad ejercer dicha presión.

Esta es continua y constante. Por ejemplo, dentro de una piscina todas las paredes sufren una presión constante por la fuerza del agua aplicando la presión hidrostática sobre el perímetro de la piscina. Si el fluido se encuentra en reposo, insistimos en que esta presión va ser constante. En cambio, va a variar si empieza a manifestarse cierta cantidad de movimiento. Esto se debe que aparecen vectores con coordenadas que alteran la distribución de las fuerzas.

Qué es la presión hidrostática y para que sirve

Fórmula de la presión hidrostática para calcularla

 

¿Cómo es la fórmula para calcularla? Desde un punto de vista matemático, es bastante sencilla de aplicar. En lo que se debe tener cuidado es en poder comprenderla, saber cómo son sus valores y la manera correcta de utilizarla en un determinado momento. La fórmula te la presentamos a continuación:

P= d x g x h

Como se puede notar, es una fórmula que solamente implica la multiplicación de un conjunto de factores. El asunto es entender correctamente cuáles son los factores involucrados en el cálculo de la presión. Cada uno de ellos los describimos en la siguiente lista:

  • P= es la presión hidrostática propiamente dicha, la cual se suele medir en “pascales”. Un pascal es una unidad de medida que equivale a la presión que ejerce una fuerza de 1 Newton sobre 1 metro cuadrado, siendo esta fuerza perpendicular a la superficie indicada.
  • d = es la densidad del líquido o fluido que ejerce presión sobre las paredes de su contenedor u objetos sumergido en su interior. Esta densidad se mide en unidades de fuerza sobre metro cuadrado.
  • g= es la aceleración de la gravedad, medida en metros sobre segundo cuadrado. Estas una constante muy utilizada en la física convencional.
  • h= es la altura del fluido que está contenido. Como ya mencionamos antes, suele ocurrir que la presión hidrostática aumenta a medida que la altura del fluido es mucho mayor.

Algunas personas, para ser más precisos, le agregan a esta fórmula una sumatoria. Al resultado de la multiplicación antes indicada, le suman la presión atmosférica.

Como se puede notar, lo importante es conocer cuáles valores de cada una de las variables que forman parte de la fórmula. Del resto, es una simple elemental multiplicación que cualquier persona puede hacer con los rudimentos matemáticos que se obtienen en la escuela.

Ejemplos de la presión hidrostática

Son muchos los ejemplos de nuestro derredor donde se aplica es concepto. Tan solo vamos a dar algunos ejemplos al respecto, pero insistimos en que se trata de un tipo de fuerza bastante común en el entorno. Por ello, invitamos a nuestros lectores a que vean el entorno en el cual se mueven y se desenvuelven; así se percatarán de que esta presión  es algo bastante  cotidiano.

  • En cualquier tanque de agua, el cual debe ser calculado para que sus paredes resistan la presión del líquido que contiene.
  • Cuando los buzos bajan a grandes profundidades en el mar, sus trajes y cuerpos deben soportar una enorme presión.
  • La coraza de los submarinos debe estar diseñada para soportar la presión del mar, de lo contrario colapsarían durante la navegación.
  • En una piscina, el agua contenida hace presión hacia los laterales de la misma. Por ello, sus paredes deben soportar esta fuera.
  • Las paredes de una represa deben soportar la presión del agua, ya que de lo contrario sus paredes se agrietarían.
  • Las llantas de un auto han de soportar la presión del aire que tienen en su interior.
  • Una botella de gaseosa soporta una doble presión: del líquido y del gas agregado al mismo. Por ello, muchas veces cuando estas botellas se vacían tienen un aspecto “desinflado”.
  • Todos los niños y adultos alguna vez en su vida han inflado un globo. En dado caso, es la presión del aire en el interior del globo lo que hace que el mismo se infle. Es de apreciar que el material del globo no soporta dicha presión, pues se deforma e incluso estalla si la cantidad de aire es demasiada.

Muchas veces se habla de líquidos para entender este tipo de presión. No obstante, sucede que el término más adecuado es fluido. En el caso del globo que acabamos de mencionar, el aire no es un líquido pero si fluye. Por ello, es capaz de dar este tipo de presión. Y que todo fluido tiende a seguir fluyendo, y al estar estático sustituye su movimiento por una presión lateral. Esto es algo que ocurre en todo fluido que queda almacenado en un recipiente o espacio bordeado de límites.

Con todo lo que hemos mencionado esperamos que nuestros lectores hayan entendido mejor el tema. No cabe duda que es un asunto medular en la física de la ingeniería. Muchos cálculos estructurales se hacen teniendo en cuenta esta presión. Por ejemplo, se usa cuando se hacen construcciones que tienen su base sumergida en pilotes subacuáticos. Por todos estos motivos, es necesario conocer y dominar sus conceptos.

Ejercicios de presión hidrostática para 4º ESO

1-. Si la densidad del plomo equivale a 11,35 gramos por cm3 ¿Sabrías decir cuál es el volumen en m3 que ocupan 200 kg de plomo?

2- Si el corcho tiene una densidad de 240 kg/m3 ¿Sabrías decir cuál es el volumen que llegaría a ocupar 5 kg de corcho?

3- Siguiendo los datos del ejercicio 2, ¿Sabrías decir cuál es el peso de 300 dm3 de corcho?

4- Imagínate que el agua que está dentro de la bañera alcanza una los 25 cm, el tapón tiene un radio de 2 cm ¿Qué superficie ocupará el tapón?

5- Ante ti tienes un cilindro con un diámetro que alcanza los 35 cm y un peso de 4 kg. Al apoyarlo sobre una de las bases del cilindro ¿Qué presión crees que hará sobre el suelo?

6- Si la densidad del agua del mar es de 1,025 Kg/l y la presión atmosférica es de 101325 Pa, calcula cuál será la presión que soporta un buzo cuando se encuentra sumergido en el mar a 8 metros de profundidad.

7- Elige una opción. ¿Quién crees que ejerce más presión sobre el suelo? Un rinoceronte de una tonelada que se apoya solo sobre una de sus patas de 250 cm2 de superficie o una bailarina de ballet que pesa 50 kg pero apoya su cuerpo solo sobre la punta de uno de sus pies que tiene un tamaño de 3 cm2 de superficie.

2 comentarios en «Presión Hidrostática: ¿Qué es y cómo se calcula?»

  1. disculpen creo se equivoco con la definicion de la densidad, la densidad se calcula con masa que es medida en kilogramos sobre volumen que es representado por metro al cubo

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