Mecánica de Fluidos

Es la rama de la Física que se ocupa de la acción de los fluidos en reposo o en movimiento, así como de las aplicaciones y mecanismos de ingeniería que utilizan fluidos. La mecánica de fluidos es fundamental en campos tan diversos como la aeronáutica, la ingeniería química, civil e industrial, la meteorología, las construcciones navales y la oceanografía.

La mecánica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales: La estática de fluidos, o hidrostática, que se ocupa de fluidos en reposo, y la dinámica de fluidos, que trata de fluidos en movimiento. El término de hidrodinámica se aplica al flujo de líquidos o al flujo de los gases a baja velocidad, en el que puede considerarse que el gas es esencialmente incompresible. La aerodinámica, o dinámica de gases, se ocupa del comportamiento de los gases cuando los cambios de velocidad y presión son suficientemente grandes para que sea necesario incluir los efectos de compresibilidad.

Concepto de Presión

Sobre una gran capa de nieve acumulada, una persona puede pararse sobre los esquís sin hundirse, pero seguramente se hundirá si camina por la nieve sin los mismos. En ambos casos, la fuerza que ejerce sobre la nieve es la misma (peso de la persona), pero lo que cambia es el área de la superficie de contacto. La presión que ejerce el peso de la persona sobre la nieve es diferente en cada caso. El concepto de presión permite explicar y entender muchos otros fenómenos de la naturaleza y de la vida cotidiana.

p = F / S

“Se define la presión (p) como el cociente entre el módulo de la fuerza (F) ejercida perpendicularmente sobre el área  de una superficie dada (S)”.

La unidad de medida (SI) es el pascal (Pa), y se lo define como la presión que ejerce una fuerza de 1N aplicada sobre una superficie de 1m².

Pa = N / m²

Por ejemplo: para calcular la presión que ejerce un cuerpo de 180 N de peso sobre una superficie de 2m².

p = F / S

p = 180 N / 2 m²

p = 90 Pa

La Presión en la Prensa Hidráulica

El matemático y filósofo Blaise Pascal comenzó una investigación referente al principio mediante el cual la presión aplicada a un líquido contenido en un recipiente se transmite con la misma intensidad en todas direcciones y sentidos (principio de Pascal). Gracias a este principio se pueden obtener fuerzas muy grandes utilizando otras relativamente pequeñas. Uno de los aparatos más comunes para alcanzar lo anteriormente mencionado es la prensa hidráulica, la cual está basada en el principio de Pascal y es esencialmente un mecanismo conformado por vasos comunicantes impulsados por pistones de diferentes áreas que, mediante una pequeña fuerza sobre el pistón de menor área, permite obtener una fuerza mayor en el pistón de mayor área.

 

               

Prensa Hidráulica en Equilibrio

Cuando se aplica una fuerza F₁ sobre el área del pistón menor S₁ se genera una presión p₁:

Por ejemplo:

Los pistones de una prensa hidráulica tienen 25 cm² y 150 cm². Si se aplica una fuerza de 100 N en el pistón pequeño, ¿Cuál será la fuerza que se ejerza sobre el mayor? ¿Cuál es la presión que ejerce la prensa?