Prisma de presión

Un prisma de presión es una forma de describir visualmente la variación de la presión hidrostática dentro de un volumen de fluido. Cuando se representan gráficamente las variables de densidad del fluido , profundidad, gravedad y otras fuerzas como la presión atmosférica , la figura resultante se parece un poco a un prisma .

La presión hidrostática es la presión ejercida por un fluido en reposo, por ejemplo, en los bordes de una piscina, un vaso de agua o el fondo del océano. Su valor en cualquier punto determinado dentro del fluido es el producto de la densidad del fluido ( ρ ), la profundidad ( d ) y las fuerzas aplicadas por la gravedad ( g ) más cualquier presión de fondo, como la presión atmosférica.

La presión hidrostática sobre las superficies que rodean (o dentro de) volúmenes de fluidos se puede representar mediante el prisma de presión , una técnica de visualización útil.

La presión hidrostática ( P ) aumenta linealmente con la profundidad. Generalmente, se puede expresar mediante la siguiente relación, donde la presión en la parte superior es cero y en la parte inferior es ρgH , siendo H la profundidad total del volumen del fluido.

         P = ρgd , donde P es la presión manométrica por encima de la presión atmosférica
                               , ρ es la densidad del fluido,
                               g es la aceleración gravitacional,
                               d es la profundidad objetivo del fluido.

La variación de la presión con la profundidad se muestra en la primera figura anterior.

Además, el centro de presión ( COP ) en la pared circundante se puede calcular mediante la siguiente fórmula:

         HCOP   =   ∫px x dx / ∫px   dx , donde px es la presión a la distancia x desde el fondo

Con esta fórmula vemos que la altura del COP para una superficie plana es H/3 desde abajo, como se muestra en la Figura 2 (izquierda).

Con dos fluidos de diferente densidad en un volumen, la pendiente del prisma de presión no será constante a lo largo de la profundidad. Véase la Figura 3 (derecha).

Los prismas de presión que se muestran como ejemplos corresponden a situaciones en las que las superficies circundantes son planas. Los prismas de presión para volúmenes de fluidos con superficies curvas son más complejos.

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