Si se hace un agujero en el fondo de un recipiente, ¿por qué la presión del líquido que sale del recipiente es igual a la presión atmosférica?

Question

Mi pregunta es similar a esta: ¿Debe salir el líquido del depósito si se hace un agujero en la pared vertical? Pero sigo sin entender por qué la presión dentro de un chorro libre de líquido/fluido que sale de un recipiente abierto es igual a la presión atmosférica.

Tomemos el mismo ejemplo que en el post anterior.

En efecto, la ley hidrostática dice que la presión dentro del mismo fluido a la misma altura (nivel horizontal) no cambia.

El argumento, en el post anterior, era ese punto $B$ es al aire libre, otro fluido, por lo que $p_B$ (la presión en el punto $B$ ) es igual a la presión atmosférica y la ley hidrostática no se aplica a ese punto. Me parece bien esta explicación.

Sin embargo, si comprobamos la presión $p_D$ en el interior del líquido, en el punto $D$ , deberíamos tener la misma presión que $p_A$ , en el punto $A$ . El argumento anterior no se sostiene : estamos en el mismo fluido y estamos a la misma altura. Entonces, ¿por qué $p_D$ (aproximadamente) igual a la presión atmosférica?

Answer 1

La presión en D no es significativamente mayor que la atmósfera circundante . El chorro de fluido está rodeado por la atmósfera, y la presión dentro del chorro (como en el punto D) es prácticamente idéntica a la presión atmosférica.

Lo que te estás perdiendo es lo que está sucediendo dentro del tanque en las inmediaciones del orificio de salida. La distribución de la presión hidrostática en el interior del depósito se ve perturbada por el flujo de fluido que converge hacia el orificio de salida. La región efectiva en la que se produce esta perturbación se encuentra a unos pocos diámetros de agujero de la salida. Por lo tanto, el punto A de la figura está lo suficientemente cerca del orificio de salida para que esta perturbación comience a sentirse. En la región cercana al orificio de salida, la presión disminuye rápidamente desde la variación de presión hidrostática lejos del orificio hasta la presión atmosférica en el orificio de salida. Este gradiente de presión localizado proporciona la fuerza motriz para el flujo de salida del agujero. Las superficies de presión constante son aproximadamente semiesféricas, con su centro en el agujero. Las líneas de flujo cerca del agujero convergen radialmente hacia el agujero. A medida que el flujo converge hacia el agujero, la velocidad del fluido aumenta y la presión disminuye.