¿Qué estudia la hidrostática?

que estudia la hidrostática

A grandes rasgos se puede definir a la física como la ciencia natural encargada de estudiar tanto las propiedades de la materia y la energía como sus respectivas relaciones e interacciones en el espacio. No obstante, múltiples autores y especialistas han decidido resumir el concepto de la física como; la disciplina encargada de estudiar todo lo vinculado con los fenómenos y procesos naturales, entre los que se pueden mencionar la luz, el movimiento o el sonido.

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Al igual que gran parte de las disciplinas científicas, el campo de estudio de la física se encuentra estructurado por diversas especializaciones y enfoques de estudio que se centran en abordar con mayor detalle una extensa variedad de tópicos y enfoques de investigación que van a ser de utilidad para expandir el conocimiento neto de un sector o fenómeno natural en concreto.

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Sin embargo, la física se diferencia del resto de disciplinas naturales al marcar una clara diferencia entre las áreas de estudio y las especializaciones.

Generalmente, en esta ciencia se entiende por enfoque o área de estudio a las ciencias encargadas de tratar una temática o proceso en concreto que nos permita entender con mayor claridad el universo, como ejemplo se puede mencionar a la termodinámica, el electromagnetismo, la fisicoquímica, la mecánica, la óptica o la acústica.

Por el contrario, el término de especializaciones se suele emplear en el ámbito de la investigación para referirse al cúmulo de conocimientos que se centran en englobar un sector o enfoque en concreto, por ejemplo las especializaciones más destacadas son; la física teórica, la física atómica, la física molecular o la biofísica.  Cada una de ellas se concentra en desarrollar metodologías e investigaciones que permitan expandir el conocimiento de sus respectivos enfoques, llegando incluso a ejercer como vínculo o puente en la extensa red de áreas de estudio de la física.

Pese a esto, el campo de estudio de la física se dedica prácticamente en su totalidad a la creación de conocimiento bruto, es decir, el desarrollo de teorías, hipótesis y leyes que se encarguen de explicar el por qué de ciertos eventos. Es por ello que, con la finalidad de aprovechar el conocimiento adquirido, surge la ingeniería como disciplina homóloga o cercana a las ciencias naturales.

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De un modo más concreto, se puede definir a la ingeniería como la disciplina (también considerada como técnica e inclusive arte) encargado de emplear el conocimiento científico y tecnológico disponible para diseñar, optimizar y desarrollar sistemas, procesos o herramientas que permitan la resolución que presenta la sociedad. A simple vista se puede deslumbrar la simbiosis que presentan los enfoques de ambas disciplinas, mientras que una se encarga de producir nuevo conocimiento, la otra se encarga de adaptarlo a sistemas o herramientas que sean de gran utilidad para la sociedad y, en su defecto, la optimización de procesos o sistemas que faciliten la adquisición de nuevos conocimientos, concretando un ciclo de avance tecnológico y científico que ha permitido el desarrollo de nuestra sociedad.

¿Qué es la hidrostática?

El repaso de los conceptos anteriormente abordados resulta de gran utilidad para comprender las múltiples aplicaciones y enfoques de la hidrostática, pero antes es necesario de comprender un par de áreas de estudio de la física que se encuentran íntimamente relacionadas con esta disciplina, las cuales son; la hidráulica y la mecánica de fluidos.

La mecánica de fluidos se puede definir como el área de estudio que se centra en investigar, describir y analizar todo lo relacionado con el movimiento de los fluidos y las fuerzas que dieron inicio a dicha perturbación en el medio. Generalmente esta área de estudio es empleada como la base de otras disciplinas y especializaciones relacionadas con la investigación de fluidos, entre las que se pueden mencionar; la hidrodinámica, la hidrografía, la hidrología y la propia hidráulica.

Por otro lado, la hidráulica es la rama de estudio de la física que se encarga de estudiar y detallar el comportamiento de los líquidos en relación a sus respectivas propiedades mecánicas, evaluando múltiples factores como la presión, la velocidad o las características del canal. Esta disciplina se encuentra directamente relacionada con diversos enfoques de la ingeniería, destacando principalmente su respectivo uso en el área de la ingeniería hidráulica y la ingeniería civil.

Este hecho puede observarse con mayor facilidad en su correspondiente origen etimológico, en donde se tiene que la palabra griega: hydraulikós significa tubo de agua o canal de agua, haciendo una clara referencia a las estructuras empleadas para aprovechar los recursos hídricos de una población en particular.

Tras esta introducción, podemos entender a la hidrostática como la especialidad de la hidráulica que se centra en evaluar los fenómenos y características que presentan los líquidos en estado de reposo, es decir, en condiciones de equilibrio. Al igual que con la hidráulica, el campo de estudio puede ser intuido con gran facilidad si se evalúa su respectivo origen etimológico, si se toma en cuenta que hidro; agua y statiks; estático o en equilibrio, concluyendo en; la disciplina que estudia los líquidos en reposo.

Para entender un poco más acerca de la relación de la hidráulica, la hidrodinámica y la hidrostática, a continuación anexamos un breve vídeo perteneciente al canal Julioprofe en donde se muestra una simple introducción a todos los conceptos y su respectiva relación con la física.

¿Qué estudia la hidrostática?

Como ya mencionamos anteriormente, la hidrostática es la rama de la hidráulica (también denominada como hidromecánica) que se encarga de estudiar el comportamiento y las características de los líquidos en reposo. Es ampliamente conocida como la contraparte de la hidrodinámica, disciplina encargada de estudiar el comportamiento y propiedades de los líquidos en movimiento.

A grandes rasgos, las bases del estudio de la hidrostática se pueden resumir en dos principios físicos fundamentales, los cuales son; el principio de Pascal y el principio de Arquímedes.

  • El principio de Arquímedes:  Establece que cualquier cuerpo sólido que sea introducido parcial o totalmente dentro de un medio líquido, será empujado hacia la superficie por una fuerza igual al peso del volumen del líquido desplazado por el sólido. Es decir, al introducir un objeto en un cuerpo líquido, podremos ver y calcular el desplazamiento de fluido efectuado por el volumen del objeto inicial y posteriormente observaremos cómo éste puede pasar a flotar si cumple con las características físicas necesarias acorde al líquido en cuestión.
  • El principio de Pascal: Esta ley establece que un incremento de la presión aplicada hacia la superficie de un fluido que se encuentra cubierto por un recipiente se verá reflejada hacia todas las direcciones de dicho recipiente. Dicho de otra forma, al aplicar la presión a un líquido en un recipiente, este va a expresar la misma presión en todas las direcciones y sentido del contenedor. Este principio es de gran utilidad en el sector hidráulico ya que en él se encuentran basados diversas herramientas y maquinarias, entre las que se puede mencionar el gato hidráulico o la prensa hidráulica.

Para comprender con mayor detalle el campo de estudio de la hidrostática, a continuación anexamos un vídeo perteneciente al canal Profe en c@sa, en donde se muestra por medio de un ejemplo didáctico todos los principios y conceptos directamente relacionados con las bases de la hidrostática y la hidromecánica.

¿Cómo se estudia?

Al igual que como sucede con la hidráulica, el área de aplicación e investigación de la hidrostática (pese a que se encuentra estudiado y enfocado por la física) se encuentra parcialmente abordado por el sector de la ingeniería, siendo una disciplina de gran interés para el ámbito de la ingeniería civil . En consecuencia, el campo académico de esta disciplina se encuentra mayormente abordado por los respectivos cinco años de estudio de la carrera en ingeniería civil, en conjunto a su correspondiente especialización en el sector de la ingeniería hidráulica.

En caso de que te encuentres interesado en conocer más acerca de esta rama de estudio y su respectivo enfoque en el ámbito de la ingeniería, te recomendamos revisar los contenidos programáticos de las instituciones universitarias que ofertan esta u otras carreras similares, especialmente las que se enfocan en el área de la ingeniería hidráulica, como ejemplo puedes consultar el siguiente pensum de la facultad de ingeniería de la Universidad Nacional de la Plata.

Sin embargo, en caso de que desees repasar tus conocimientos relacionados con el área de la hidrostática, te recomendamos revisar el apartado de física de fluidos de Khan Academy y las siguientes páginas de ejercicios; fisicapractica y profeso10demates, ya que podrás encontrar diversos problemas y sus respectivas soluciones, lo que resulta ideal para aprender fórmulas, conceptos y fundamentos básicos de esta disciplina.