Fluidos

Introducción
La materia ordinaria se presenta en alguno de los tres estados siguientes: sólido, líquido o gaseoso. Existe un cuarto estado de la materia denominado plasma que es esencialmente un gas ionizado con igual número de cargas positivas que negativas.
Un sólido cristalino es aquél que tiene una estructura periódica y ordenada, como consecuencia, tiene una forma que no cambia, salvo porla acción de fuerzas externas. Cuando se aumenta la temperatura, los sólidos se funden y cambian al estado líquido. Las moléculas ya no permanecen en posiciones fijas, aunque las interacciones entre ellas sigue siendo suficientemente grande para que el líquido pueda cambiar de forma sin cambiar apreciablemente de volumen, adaptándose al recipiente que lo contiene.
En el estado gaseoso, lasmoléculas están en continuo movimiento y la interacción entre ellas es muy débil. Las interacciones tienen lugar, cuando las moléculas chocan entre sí. Un gas se adapta al recipiente que lo contiene pero trata de ocupar todo el espacio disponible.
En este capítulo, se estudiarán los denominados fluidos ideales o perfectos, aquellos que se pueden desplazar sin que presenten resistencia alguna.Posteriormente, estudiaremos los fluidos reales, aquellos que presentan cierta resistencia al fluir. La dinámica de fluidos es muy compleja, sobre todo si se presentan los denominados vórtices o torbellinos.
 
Densidad de un fluido
La densidad de una sustancia se define como el cociente de su masa entre el volumen que ocupa.

La unidad de medida en el S.I. de Unidades es kg/m3, también se utilizafrecuentemente la unidad g/cm3
Densidad de sólidos y líquidos a (20ºC)
Sustancia | Densidad (g/cm3) | Sustancia | Densidad (g/cm3) |
Acero | 7.7-7.9 | Oro | 19.31 |
Aluminio | 2.7 | Plata | 10.5 |
Cinc | 7.15 | Platino | 21.46 |
Cobre | 8.93 | Plomo | 11.35 |
Cromo | 7.15 | Silicio | 2.3 |
Estaño | 7.29 | Sodio | 0.975 |
Hierro | 7.88 | Titanio | 4.5 |
Magnesio | 1,76 | Vanadio |6.02 |
Níquel | 8.9 | Volframio | 19.34 |
 
Sustancia | Densidad (g/cm3) | Sustancia | Densidad (g/cm3) |
Aceite | 0.8-0.9 | Bromo | 3.12 |
Acido sulfúrico | 1.83 | Gasolina | 0.68-0.72 |
Agua | 1.0 | Glicerina | 1.26 |
Agua de mar | 1.01-1.03 | Mercurio | 13.55 |
Alcohol etílico | 0.79 | Tolueno | 0.866 |
Fuente: Manual de Física Elemental. Koshkin N. I., Shirkévich M. G..Edtorial Mir (1975) (págs. 36-37).
 
Concepto de presión
| Se define presión como el cociente entre la componente normal de la fuerza sobre una superficie y el área de dicha superficie. La unidad de medida recibe el nombre de pascal (Pa). |
La fuerza que ejerce un fluido en equilibrio sobre un cuerpo sumergido en cualquier punto es perpendicular a la superficie del cuerpo. La presión es unamagnitud escalar y es una característica del punto del fluido en equilibrio, que dependerá únicamente de sus coordenadas como veremos en la siguiente página.
 
| En la figura, se muestran las fuerzas que ejerce un fluido en equilibrio sobre las paredes del recipiente y sobre un cuerpo sumergido. En todos los casos, la fuerza es perpendicular a la superficie, su magnitud y el punto de aplicaciónse calculan a partir la ecuación fundamental de la estática de fluidos. |
Variación de la presión con la profundidadConsideremos una porción de fluido en equilibrio de altura dy y de sección S, situada a una distancia y del fondo del recipiente que se toma como origen.Las fuerzas que mantienen en equilibrio a dicha porción de fluido son las siguientes: * El peso, que es igual al producto dela densidad del fluido, por su volumen y por la intensidad de la gravedad, (r S·dy)g. * La fuerza que ejerce el fluido sobre su cara inferior, pS * La fuerza que ejerce el fluido sobre su cara superior, (p+dp)S La condición de equilibrio establece que(r S·dy)g+pS=(p+dp)Sdp=-r·g·dy | Integrando esta ecuación entre los límites que se indican en la figura Situamos el punto B está en la...