Elementos de mecanica

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Propiedades de los fluidos

Los fluidos, como todos los materiales, tienen propiedades físicas que permiten caracterizar y cuantificar su comportamiento así como distinguirlos de otros. Algunas de estas propiedades son exclusivas de los fluidos y otras son típicas de todas las sustancias. Características como la viscosidad, tensión superficial y presión de vapor solo se pueden definir en loslíquidos y gasas. Sin embargo la masa específica, el peso específico y la densidad son atributos de cualquier materia.

Densidad
La densidad es la cantidad de masa por unidad de volumen de una sustancia
[pic]
Por consiguiente, utilizando la letra griega p para la densidad
En donde V es el volumen de la sustancia cuya masa es m. Las unidades de densidad son kilogramos por metro cúbico en elSistema Internacional (SI) y slugs por pie cúbico en el Sistema Británico de Unidades.
La Sociedad Norteamericana para Pruebas y Materiales (ASTM [American Societv for Testing and Materials]) ha publicado varios métodos estándar de prueba para medir densidad, que describen recipientes cuya capacidad se conoce exactamente, llamados picnómetros. En estas normas se determina la forma apropiada dellenar, manejar, controlar la temperatura y hacer lecturas en estos dispositivos. Dos de ellos son el picnómetro de Bingham y el picnómetro bícapilar de Lipkin.
Ejemplo:

Densidad del agua: (H2O = 1000 Kg/m3 ; a 4ºC, 1atm.

Densidad del agua de mar: (H2O = 1025 Kg/m3 ; a 20ºC, 1atm

Densidad del Aire:(Aire = 1.23 Kg/m3 ;a 20ºC, 1atm.

En el gráfico se muestra la densidad del agua como función de la temperatura.

[pic]

Peso especifico
El peso específico es la cantidad de peso por unidad de volumen de una sustancia.
Utilizando la letra griega (gamma) para denotar el peso específico,
[pic]
En donde V es el volumen de una sustancia que tiene el peso W. Las unidades delpeso especifico, son los newtons por metro cúbico (N/m3) en el SI y libras por pie cúbico (lb/pie3) en el Sistema Británico de Unidades.

Volumen Específico

Recíproco de la densidad, es el volumen que ocupa la unidad de masa:

[pic]

Ejemplo:

Densidad del agua (H2O = 1000 Kg/m3 a 4ºC, 1atm.

[pic]

Densidad Relativa

La densidadrelativa de una sustancia es la relación entre su peso y el peso de un volumen de agua en condiciones normales (4ºC , 1atm):

[pic]

Ejemplo:
Agua de mar (H2O = 1025 Kg / m3 podemos calcular la densidad relativa

[pic]=1.025

Viscosidad

La viscosidad de un fluido es laresistencia al movimiento de una capa de un fluido sobre otra adyacente, depende de la cohesión y del grado de transferencia de cantidades de movimiento de sus moléculas. Altas presiones pueden cambiar la viscosidad de un liquido, como la presión incrementa el movimiento relativo de las moléculas requieren más energía por lo tanto la viscosidad se incrementa.

[pic]

Fuerza de corte F actuando sobre unelemento de fluido

T = T1 T = 0

[pic]

[pic] [pic] [pic]

Donde:

( : Factor de proporcionalidad

A: Área entre las placas

[pic] = velocidad angular de la línea ab ó velocidad angular de deformación del fluido.

Se puede escribir en forma más general: du / dy

Existe una proporcionalidad entre la tensión decortadura y la velocidad de deformación

Angular de un movimiento unidimensional de un fluido

[pic]

Ley de Newton de la viscosidad y ( se le llama viscosidad del fluido

( = [ F T / L2 ]

SI = N s / m2 ; kg / ms

USC = lb s / ft2 ; slug / ft s

Poise Dina s / cm2 ; gr / cm2 s

( : Viscosidad Absoluta o Dinámica, Pa*s

(:...
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