Fluidos

mecánica de fluidos
FRANK M. WHITE

quinta edición

Mecánica de Fluidos

Mecánica de Fluidos
Quinta edición

Frank M. White
University of Rhode Island
Equipo de Traducción: Marcos Vera Coello Miguel Hermanns Navarro Rafael Gómez Blanco Óscar Flores Arias Revisor Técnico: Amable Liñán Martínez Dept. de Motopropulsión y Termofluidodinámica Escuela Técnica Superior de IngenierosAeronáuticos Universidad Politécnica de Madrid

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MECÁNICA DE FLUIDOS. Quinta edición No está permitida la reproducción total oparcial de este libro, ni su tratamiento informático, ni la transmisión de ninguna forma o por cualquier medio, ya sea electrónico, mecánico, por fotocopia, por registro u otros métodos, sin el permiso previo y por escrito de los titulares del Copyright. DERECHOS RESERVADOS © 2004, respecto a la quinta edición en español, por McGRAW-HILL/INTERAMERICANA DE ESPAÑA, S. A. U. Edificio Valrealty, 1.aplanta Basauri, 17 28023 Aravaca (Madrid) Traducido de la quinta edición en inglés de FLUID MECHANICS Copyright © 2003, por McGraw-Hill, Inc. ISBN: 0-07-240217-2 ISBN: 84-481-4076-1 Depósito legal: M. Editora de la edición en español: Silvia Figueras Asistente editorial: Amelia Nieva Diseño de cubierta: CD-FORM Compuesto en: Fernández Ciudad, S.L. Impreso en: IMPRESO EN ESPAÑA - PRINTED IN SPAINEl autor

Frank M. White es Profesor Emérito de Ingeniería Mecánica y Oceánica en la Universidad de Rhode Island. Estudió en el Instituto Tecnológico de Georgia (Georgia Tech) y en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (M.I.T.). En 1966 colaboró en la creación del departamento de ingeniería oceánica de la Universidad de Rhode Island, el primero de este tipo en EE.UU. Conocido principalmentecomo profesor y escritor, ha recibido ocho premios de docencia y ha escrito cuatro libros de texto sobre mecánica de fluidos y transferencia de calor. Desde 1979 hasta 1990 fue editor jefe de la revista ASME Journal of Fluids Engineering y después, entre 1991 y 1997, fue director del Consejo de Editores y del Comité de Publicaciones de la ASME (American Society of Mechanical Engineers). Es miembrode la ASME y en 1991 recibió el premio ASME de Ingeniería de Fluidos. Vive con su mujer, Jeanne, en Narragansett, Rhode Island.

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A Jeanne

Contenido

Prólogo xi Prólogo a la edición española CAPÍTULO 1 Introducción 3 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8. 1.9. 1.10. 1.11. 1.12. 1.13. 1.14. Notas preliminares 3 Concepto de fluido 4 El fluido como medio continuo 5 Dimensiones yunidades 6 Propiedades del campo de velocidades 13 Propiedades termodinámicas de un fluido 15 Viscosidad y otras propiedades secundarias 22 Técnicas básicas de análisis de los flujos 36 Descripción del flujo: líneas de corriente, sendas y líneas de traza 37 El resolvedor de ecuaciones de ingeniería 42 Incertidumbre de los datos experimentales 43 El examen de fundamentos de ingeniería (FE) 44 Técnicas deresolución de problemas 45 Historia y perspectiva de la mecánica de fluidos 45 Problemas 46 Problemas del examen de fundamentos de ingeniería 54 Problemas extensos 54 Referencias 57 xiv

Problemas del examen de fundamentos de ingeniería 124 Problemas extensos 124 Proyectos de diseño 126 Referencias 127 CAPÍTULO 3 Relaciones integrales para un volumen de control 129 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6.3.7. Leyes básicas de la mecánica de fluidos 129 Teorema del transporte de Reynolds 133 Conservación de la masa 141 Conservación de la cantidad de movimiento 148 Teorema del momento cinético 161 Ecuación de la energía 166 Flujo sin fricción: la ecuación de Bernoulli 177 Resumen 185 Problemas 186 Problemas conceptuales 213 Problemas del examen de fundamentos de ingeniería 213 Problemas extensos...