MONOGRAFÍA

1. INTRODUCCIÓN: HIDROSTÁTICA

La Hidrostática es la parte de la física que estudia los fluidos líquidos en reposo. Entendemos por fluido cualquier sustancia con capacidad para fluir, como es el caso de los líquidos y los gases. Éstos se caracterizan por carecer de forma propia y por lo tanto, adoptar la del recipiente que los contiene. Por otra parte, los líquidos (difícilmente compresibles) poseen volumen propio mientras que los gases (compresibles), ocupan la totalidad del volumen del recipiente que los contiene.

Todo fluido soporta fuerzas normales o perpendiculares a sus fronteras, sin que haya escurrimiento, y puede estar en equilibrio bajo la acción de una diversidad de fuerzas de este tipo. Sin embargo, un fluido no …ver más…

b) Si las dimensiones del depósito son 5 x 5 en planta y 2 metros de fondo ¿Cuál es en Julios y kgf m, la energía total del agua allí retenida:
Cuando el plano de nivel de referencia es el nivel del agua en el pozo?
Cuando nos referimos al nivel del agua en el pozo?
c) ¿Cuál es la significación física de la diferencia encontrada en b)?

SOLUCIÓN: a) El potencial de una función vectorial se define como una función escalar de punto, finita, continúa y uniforme que cumple la relación:

Siendo las componentes escalares de la acción del campo vectorial.
En el caso que nos ocupa, la acción del campo es una fuerza (peso). Al expresarla referida a la unidad de masa, las componentes toman los valores: , por lo que:

Integrando:

Al considerar fuerza por unidad de peso, en lugar de unidad de más, basta dividir por g. las dimensiones de serán las de una energía por unidad de peso, es decir una longitud:

b) El volumen del depósito es:

La masa del depósito es:

El agua es retenida en el depósito exclusivamente en contra de las fuerzas gravitatorias. En consecuencia, la energía total del agua será:

Si el plano de referencia es el nivel del agua en el pozo:

Si el plano de referencia es el nivel del agua en el depósito:

En ambos casos, la altura de la masa de agua se corresponde con la cota de su centro de