FLUIDOS EN MOVIMIENTO
Páginas: 6 (1427 palabras)
Publicado: 2 de mayo de 2013
Hidrodinámica
Para el estudio de la hidrodinámica normalmente se consideran tres aproximaciones importantes:
• Que el fluido es un líquido incompresible, es decir, que su densidad no varía con el cambio de presión, a diferencia de lo que ocurre con los gases.
• Se considera despreciable la pérdida de energía por la viscosidad, ya que se supone que un líquido es óptimo para fluir y estapérdida es mucho menor comparándola con la inercia de su movimiento.
• Se supone que el flujo de los líquidos es en régimen estable o estacionario, es decir, que la velocidad del líquido en un punto es independiente del tiempo.
La hidrodinámica tiene numerosas aplicaciones industriales, como diseño de canales, construcción de puertos y presas, fabricación de barcos, turbinas, etc.
DanielBernoulli fue uno de los primeros matemáticos que realizó estudios de hidrodinámica.
Características y leyes generales
La hidrodinámica o fluidos en movimientos presentan varias características que pueden ser descritas por ecuaciones matemáticas muy sencillas. Entre ellas:
Ley de Torricelli: si en un recipiente que no está tapado se encuentra un fluido y se le abre al recipiente un orificio lavelocidad con que caerá ese fluido será:
La otra ecuación matemática que describe a los fluidos en movimiento es el número de Reynolds:
donde d es la densidad v la velocidad D es el diámetro del cilindro y n es la viscosidad dinámica.
Caudal
El caudal o gasto es una de las magnitudes principales en el estudio de la hidrodinámica. Se define como el volumen de líquido que fluye porunidad de tiempo . Sus unidades en el Sistema Internacional son los m3/s y su expresión matemática:
Esta fórmula nos permite saber la cantidad de líquido que pasa por un conducto en cierto intervalo de tiempo o determinar el tiempo que tardará en pasar cierta cantidad de líquido.
Ejemplos
1.-Velero navegando => toda la parte sumergida trabaja hidrodinámicamente, es decir laparte sumergida del casco de cualquier embarcación está en movimiento relativo (cuando navega) al agua y eso provoca fuerzas sobre estas superficies, esto le permite: mantener o no un rumbo, equilibrar los efectos del viento sobre el velamen (parte aerodinámica de este tipo de navegación) evitando que el barco se tumbe, etc.
2.-Turbina hidráulica: un chorro de agua impacta en las turbinas. Estemovimiento que conlleva una energía en el agua permite transferirla en forma de un movimiento mecánico de una turbina o rueda y ésta puede generar electricidad (por ejemplo) o mover otros mecanismos.
3.-Circulación de agua por tuberías: se requiere energía, la masa en movimiento generalmente obtenida por almacenamiento como energía potencial en un tanque se desplaza por todo el sistema dedistribución de agua para los diversos usos que ya conoces.
4.-Esquí acuático: la fuerza que elagua genera dinámicamente (por estar en movimiento relativo a los esquíes) levanta al esquiador por encima del agua.
5.- Si se quiere saber que cantidad de agua sale por el grifo de tu casa, pon un balde abajo y te fijás cuanto tarda en llenarse Tomás el tiempo, te fijás cuantos litros cargó el balde ydespués hacés la cuenta volumen dividido tiempo. Una canilla común tira entre 5 y 10 litros por minuto.
6.-A veces puede haber tener situaciones más complicadas y no puedes medir el caudal de esta manera. Entonces se usan otros métodos más raros. Por ejemplo, para saber que caudal bombea el corazón. (El corazón bombea alrededor de 5 litros por minuto )
Principio de Bernoulli
El estudio dela dinámica de los fluidos fue bautizada hidrodinámica por el físico suizo Daniel Bernoulli, quien en 1738 encontró la relación fundamental entre la presión, la altura y la velocidad de un fluido ideal. El teorema de Bernoulli demuestra que estas variables no pueden modificarse independientemente una de la otra, sino que están determinadas por la energía mecánica del sistema.
Supongamos...
Para el estudio de la hidrodinámica normalmente se consideran tres aproximaciones importantes:
• Que el fluido es un líquido incompresible, es decir, que su densidad no varía con el cambio de presión, a diferencia de lo que ocurre con los gases.
• Se considera despreciable la pérdida de energía por la viscosidad, ya que se supone que un líquido es óptimo para fluir y estapérdida es mucho menor comparándola con la inercia de su movimiento.
• Se supone que el flujo de los líquidos es en régimen estable o estacionario, es decir, que la velocidad del líquido en un punto es independiente del tiempo.
La hidrodinámica tiene numerosas aplicaciones industriales, como diseño de canales, construcción de puertos y presas, fabricación de barcos, turbinas, etc.
DanielBernoulli fue uno de los primeros matemáticos que realizó estudios de hidrodinámica.
Características y leyes generales
La hidrodinámica o fluidos en movimientos presentan varias características que pueden ser descritas por ecuaciones matemáticas muy sencillas. Entre ellas:
Ley de Torricelli: si en un recipiente que no está tapado se encuentra un fluido y se le abre al recipiente un orificio lavelocidad con que caerá ese fluido será:
La otra ecuación matemática que describe a los fluidos en movimiento es el número de Reynolds:
donde d es la densidad v la velocidad D es el diámetro del cilindro y n es la viscosidad dinámica.
Caudal
El caudal o gasto es una de las magnitudes principales en el estudio de la hidrodinámica. Se define como el volumen de líquido que fluye porunidad de tiempo . Sus unidades en el Sistema Internacional son los m3/s y su expresión matemática:
Esta fórmula nos permite saber la cantidad de líquido que pasa por un conducto en cierto intervalo de tiempo o determinar el tiempo que tardará en pasar cierta cantidad de líquido.
Ejemplos
1.-Velero navegando => toda la parte sumergida trabaja hidrodinámicamente, es decir laparte sumergida del casco de cualquier embarcación está en movimiento relativo (cuando navega) al agua y eso provoca fuerzas sobre estas superficies, esto le permite: mantener o no un rumbo, equilibrar los efectos del viento sobre el velamen (parte aerodinámica de este tipo de navegación) evitando que el barco se tumbe, etc.
2.-Turbina hidráulica: un chorro de agua impacta en las turbinas. Estemovimiento que conlleva una energía en el agua permite transferirla en forma de un movimiento mecánico de una turbina o rueda y ésta puede generar electricidad (por ejemplo) o mover otros mecanismos.
3.-Circulación de agua por tuberías: se requiere energía, la masa en movimiento generalmente obtenida por almacenamiento como energía potencial en un tanque se desplaza por todo el sistema dedistribución de agua para los diversos usos que ya conoces.
4.-Esquí acuático: la fuerza que elagua genera dinámicamente (por estar en movimiento relativo a los esquíes) levanta al esquiador por encima del agua.
5.- Si se quiere saber que cantidad de agua sale por el grifo de tu casa, pon un balde abajo y te fijás cuanto tarda en llenarse Tomás el tiempo, te fijás cuantos litros cargó el balde ydespués hacés la cuenta volumen dividido tiempo. Una canilla común tira entre 5 y 10 litros por minuto.
6.-A veces puede haber tener situaciones más complicadas y no puedes medir el caudal de esta manera. Entonces se usan otros métodos más raros. Por ejemplo, para saber que caudal bombea el corazón. (El corazón bombea alrededor de 5 litros por minuto )
Principio de Bernoulli
El estudio dela dinámica de los fluidos fue bautizada hidrodinámica por el físico suizo Daniel Bernoulli, quien en 1738 encontró la relación fundamental entre la presión, la altura y la velocidad de un fluido ideal. El teorema de Bernoulli demuestra que estas variables no pueden modificarse independientemente una de la otra, sino que están determinadas por la energía mecánica del sistema.
Supongamos...
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