Los fluidos

FLUIDOS
CONCEPTOS PRELIMINARES
Un fluido es una substancia incapaz de soportar fuerzas de cizalla. Es ´esta la propiedad que distingue a un sólido de un fluido. En la figura 12.1 se muestra una placa, la cual se intenta deslizar hacia la derecha mediante la aplicación de una fuerza F. Un pasador sólido evita que esto ocurra. Sin embargo, cuando el pasador es sustituido por un líquido o un gas,la placa comenzaría a deslizarse (aun para fuerzas F pequeñas). El fluido no es capaz de ejercer una fuerza de cizalla para mantener el equilibrio.
La densidad de una sustancia es la razón entre su masa y volumen: ρ = m/V . La densidad del agua, a 4◦C, es 1.00 g/cm3 (es el valor máximo de la densidad del agua). Los fluidos se dividen en dos subclases: los líquidos y los gases. Los líquidos secaracterizan por ocupar un volumen definido independiente del volumen del recipiente que lo contiene. Un gas, por otra parte, tiende a expandirse y a ocupar todo el volumen del recipiente que lo contiene. La compresibilidad del fluido es otra propiedad marcadamente distinta en los líquidos y en los gases. Un líquido es bastante incompresible y en la gran mayoría de las aplicaciones se puede suponer que sudensidad es constante. Lo opuesto es cierto para los gases. Estos son sustancias muy compresibles y generalmente no se puede suponer que su densidad sea constante.
A pesar de que los fluidos están constituidos por moléculas, en el presente capítulo se tratan como un medio continuo. El uso de los aspectos macroscópicos de un fluido está justificado cuando el camino libre medio (es decir, ladistancia media que alcanza a recorrer una molécula del fluido antes de colisionar con otra) es mucho menor que las distancias involucradas del sistema bajo consideración.
Sea F una fuerza que actúa en forma perpendicular sobre un ´área A. Se define la presión P por la relación
P ≡ F /A
Considere un fluido en reposo (por ejemplo, un vaso de agua, una piscina o una lago). Al sumergir un objeto en el fluido,´este ejercería una fuerza sobre las superficies del objeto. La fuerza por unidad de ´área (o presión) que ejerce un fluido sobre los objetos (o superficies) con las que está en contacto, tiene varias propiedades importantes:
a) La fuerza que un fluido en reposo ejerce sobre una superficie es siempre perpendicular a ella. Esto está directamente relacionado con el hecho de que un fluido es incapaz deejercer una fuerza de cizalla.
b) Un fluido, en un punto particular, ejerce la misma presión en todas las direcciones (Principio de Pascal). En otras palabras, la presión es una magnitud escalar. Si sumergimos en el fluido un cubo infinitesimal, la fuerza sobre todas las caras del cubito seria la misma, siendo su magnitud F = P A. Aquí A es el ´área de una de las caras del cubito y P es la presióndel fluido en el lugar donde se encuentra el cubo (estamos despreciando variaciones de la presión sobre distancias del tamaño del cubito).
c) Los lugares isobáricos (de igual presión) en un fluido en reposo (y de densidad constante) son los planos horizontales. En la figura 12.2, en los puntos A, B, C, D y E la presión es la misma. También la presión es igual en los puntos F, G, H e I. La presión esmayor en puntos ubicados a mayor profundidad. En el punto J la presión es menor que en el punto F.

FLUIDOS
Es la parte de la física que estudia la acción de los fluidos en reposo o en movimiento, tanto como sus aplicaciones y mecanismos que se aplican en los fluidos. Es la parte de la mecánica que estudia el comportamiento de los fluidos en equilibrio (Hidrostática) y en movimiento(Hidrodinámica). Esta es una ciencia básica de la Ingeniería la cual tomó sus principios de las Leyes de Newton y estudia la estática, la cinemática y la dinámica de los fluidos.
Se clasifica en:
- Estática: De los líquidos llamada Hidrostática. De los gases llamada Aerostática.
- Cinemática: De los líquidos llamada Hidrodinámica. De los gases llamada Aerodinámica.
HIDROSTATICA
La hidrostática es la...