Fluidos

1. ¿Cuáles son las variables mediante las cuales es posible describir el flujo del fluido ideal?
2. ¿Cómo se caracteriza un fluido ideal?
3. ¿Qué se entiende por flujo de volumen?
4. ¿Cuáles son las unidades de la ecuación de continuidad?
5. ¿Qué significa físicamente la expresión F=P*A?
6. Una manguera de 2cm de diámetro se utiliza para llenar una cubeta de 20lt. Si la cubeta tarda 1minuto en llenarse ¿Cuál es la rapidez con la que sale el agua?
7. Cuando el tubo de salida de agua de un grifo es pequeño, ¿Podríamos decir que el agua sale a mayor presión? ¿Por qué?
8. El efecto Venturi, ¿Cómo se manifiesta en el flujo del fluido?
9. ¿La ecuación de Bernoulli es aplicable a que tipo de fluidos?
10. Enuncie algunos eventos donde sea posible observar fenómenos de fluidos yexplique su manifestación.

Solución.
1. La clasificación de los flujos obedece a la variable que sea de interés en una situación dada. Esas variables pueden referirse al fluido o al flujo mismo, y entre ellas se pueden mencionar la viscosidad y la densidad del fluido, o la permanencia, el orden, la región, la vorticidad y el comportamiento espacial del flujo. Cada característica del fluido o delflujo originará una clasificación particular y existen muchas otras propiedades y características que se pueden agregar a las enunciadas.
Viscosidad del fluido
Si el fluido que forma el flujo es real su viscosidad es positiva y se tratará de un flujo real. Para ciertas aproximaciones se ignorará el efecto de la viscosidad y se le asignará un valor nulo a la resistencia viscosa. En ese caso elfluido es ideal y el flujo así formado también lo será.
Densidad del fluido
Si el flujo se da para un fluido de densidad constante, el fluido y el flujo se denominarán incompresibles. El flujo será compresible si el fluido que lo origina lo es y en ese caso la función de densidad será un campo escalar de posición y tiempo.
Permanencia del flujo
Si las características del flujo son invariantes enel tiempo, esto es, permanecen, se dirá que el flujo es permanente, de lo contrario se clasificará como flujo no permanente. Una característica particularmente importante desde este punto vista es la velocidad. Así se tendrán campos de velocidad para flujos permanentes o para flujos no permanentes:
Flujo no permanente: V=V(x, y, z, t)
Flujo permanente: V=V(x, y, z)
Orden del flujo
El orden delflujo dará origen a los flujos laminares o turbulentos. Esta característica depende de la combinación de las propiedades del flujo, del fluido y de la región de flujo. En el flujo laminar las partículas viajan siguiendo trayectorias muy definidas, sean rectilíneas o curvilíneas, sin variaciones macroscópicas de la velocidad, de manera que unas capas o láminas de flujo se deslizan o escurren lasunas sobre las otras. En el flujo turbulento ocurren fluctuaciones irregulares del flujo, las partículas intercambian cantidad de movimiento lineal y angular. El asunto fue abordado por Osborne Reynolds quien en la Inglaterra de 1883 logró establecer los criterios para la clasificación de los flujos desde este punto de vista. Este criterio es el número de Reynolds (R=rVD/m) que indica flujo laminarpara valores bajos y flujo turbulento para valores altos y muestra la influencia que tienen las variables del fluido (r, m), las del flujo (V) y las de la región del flujo (D) en el orden del movimiento de las partículas fluidas.
Región de flujo
Los flujos reales ocurren en el espacio y por consiguiente sus características, estrictamente, varían en tres coordenadas espaciales y en el tiempo.Esos son los flujos tridimensionales.
En muchos casos prácticos, con resultados satisfactorios, se ignora la variación de las propiedades del fluido y de las características del flujo a lo largo de una de las direcciones del espacio y se obtiene un flujo bidimensional. En el caso real se puede estudiar un flujo con esta simplificación y posteriormente introducir las correcciones en los bordes o...