La fórmula para la presión hidrostática es P = ρgh , esto establece que cuanto mayor es la distancia entre el punto de medición y la superficie del agua, mayor es la presión hidrostática en ese punto.
La presión hidrostática es la presión que ejerce un líquido en todas las direcciones sobre un objeto debido a la fuerza de la gravedad. La presión hidrostática aumentará al aumentar la profundidad que se mide desde la superficie del líquido.
Lo que debe tenerse en cuenta en Presión hidrostática es la densidad de un líquido que golpea un objeto. Los ejemplos que se utilizan a menudo son agua y aceite. El agua tiene una densidad de 1 g / cm2 o 1000 kg / m2 y una densidad de 0,8 g / cm2 u 800 kg / m2 de aceite.
Debido a la fuerza gravitacional, el peso de las partículas de agua presionará las partículas que están debajo, luego las partículas de agua debajo se presionarán entre sí hacia el fondo del agua, de modo que la presión debajo será mayor que la presión superior.
Entonces, cuanto más nos sumerjamos de la superficie del agua, más volumen de agua hay por encima de nosotros con la superficie del agua, por lo que la presión que el agua ejerce sobre nuestros cuerpos (presión hidrostática) será aún mayor.
Fórmula de presión hidrostática
La presión hidrostática no se ve afectada por el peso del agua, el área de la superficie del agua o la forma del recipiente de agua. La presión hidrostática presiona en todas direcciones. La unidad de presión es Newtons por metro cuadrado (N / m2) o Pascal (Pa).
La fórmula de presión hidrostática es:
Ph = ρgh
- P h = Presión hidrostática (N / m2 o Pa) >> 1 atm = 1 Pa
- ρ = densidad (km / m3)
- g = Fuerza de gravedad (m / s2)
- h = profundidad de un objeto desde la superficie del líquido (m)
- P h = ρgh + P
- PAG = Presión de aire exterior (1 atm o 76 cm Hg)
Cuanto mayor sea la distancia entre el punto de medición y la superficie del agua, mayor será la presión hidrostática en ese punto. Esto se puede ver en la imagen de abajo, donde cuanto mayor es el nivel del agua, mayor es la presión hidrostática en el fondo del recipiente.
Lea también: Fórmula del triángulo de Pascal [COMPLETO] y problema de ejemploComo resultado, el agua brotará más en el recipiente del lado derecho porque la presión es más alta que en el recipiente de la izquierda.
La fórmula para la presión hidrostática anterior se usa para encontrar el valor de la presión hidrostática en un recipiente cerrado (por ejemplo: la presión en un cierto punto del agua en una botella cerrada, tanque de agua o barril de agua cerrado).
Para calcular la presión total en un punto debajo de la superficie del agua en áreas abiertas, como lagos y mares y todos los contenedores / contenedores abiertos, es necesario agregar la cantidad de presión atmosférica al cálculo.
Por lo tanto, la presión hidrostática total en condiciones abiertas es igual a la presión hidrostática del agua en ese punto más la cantidad de presión que actúa sobre la superficie del agua que está formulada por:
Donde P atm es la presión atmosférica (presión atmosférica al nivel del mar de P atm = 1.01 × 105 Pa)
El principio de la fórmula de presión hidrostática.
Para comprender mejor el principio de la fórmula de presión hidrostática, considere la siguiente ilustración.
- La presión total recibida por el pescador es igual a la presión atmosférica (si siempre recibe presión atmosférica en cualquier momento), de modo que P 1 = P atm
- La presión total que recibe el buzo con capa amarilla es la presión atmosférica más la presión hidrostática a la profundidad de h2, de modo que P 2 = ρgh 2 + P atm
- La presión total recibida por el buzo con capa roja es la presión atmosférica más la presión hidrostática a una profundidad de h3, de modo que P 3 = ρgh 3 + P atm
Dado que h 3 > h 2 , entonces P 3 > P 2
Ejemplos de problemas de presión hidrostática
Problema de ejemplo 1
Un pez nadando en un acuario. El pez se encuentra a 50 cm de la superficie del acuario. ¿Qué presión hidrostática reciben los peces?
(densidad del agua = 1000 kg / m3 y aceleración por gravedad 10 m / s2)
Solución:
Conocido:
- h = 50 cm = 0,5 m
- ρ = 1000 kg / m3
- g = 10 m / s2
Busco : Ph?
Responder:
- Ph = ρ.gh
Ph = 1000 x 10 x 0,5
Ph = 5000 Pa.
Así, la presión hidrostática que recibe el pez es de 5000 pascales.
Problema de ejemplo 2
Un buceador realiza una inmersión a una profundidad de 10 m por debajo de la superficie del agua. Si la densidad del agua es de 1000 kg / m3 y la aceleración debida a la gravedad es de 10 m / s2, ¡entonces encuentra y determina la presión hidrostática que experimenta un buzo!
Solución:
Conocido:
- h = 10 m
- ρ = 1.000 kg / m3
- g = 10 m / s2
Preguntó 😛 =… ..?
Responder:
- P = ρ. gramo. h
- P = 1.000. 10. 10
- P = 100.000 N / m2
Entonces, la presión hidrostática que experimenta es = 100,000 N / m2
Problema de ejemplo 3
Un pez está en un baño de agua como en la siguiente imagen:
Si la densidad del agua es de 1000 kg / m3 y la aceleración debida a la gravedad es de 10 N / kg, ¿la presión hidrostática que recibe el pez es….?
A. 6.000 N / m2
B. 8.000 N / m2
C. 10.000 N / m2
D. 14.000 N / m2
Solución:
¡Recuerda! La profundidad se mide desde la superficie del líquido.
Conocido:
Encontrar la profundidad (h)
h = 140 cm - 60 cm = 80 cm = 0,8 cm
Se busca: ¿ Presión hidrostática (Ph)?
Responder:
- PH = ρ gh
= 1000 X 10 X 0,8
PH = 8.000 N / m2
Respuesta: B
Problema de ejemplo 4
La presión atmosférica al nivel del mar es 1.01 x 105 Pa. ¿Por qué no sentimos la presión atmosférica presionando nuestros cuerpos?
a) La fuerza de la gravedad niega la sensación de presión
b) Estamos acostumbrados a la presión atmosférica desde que nacimos
c) Los fluidos de nuestro cuerpo salen del cuerpo con la misma fuerza
d) La cantidad de presión atmosférica se considera cero debido a la gravedad.
Asentamiento:
La respuesta correcta es c.
La sangre y los fluidos del cuerpo humano ejercen una presión igual a la presión atmosférica fuera del cuerpo. Debido a que la presión que está presionando hacia afuera en el cuerpo es la misma que la presión atmosférica presionando sobre el cuerpo, no sentimos ninguna presión atmosférica presionando nuestro cuerpo.
Por lo tanto, una explicación de la fórmula para la presión hidrostática junto con un ejemplo de aplicación de la fórmula. Puede ser útil.