Mecanica De Fluidos I

Mecánica de
Fluidos
Profesor: Rodrigo Poblete Chávez
rpobletech@ucn.cl

¿Qué es la mecánica de fluidos?

LA MECANICA DE LOS FLUIDOS
La rama de la mecánica aplicada que estudia el comportamiento
de los fluidos, las leyes del movimiento de los fluidos y sus
procesos de interacción con los cuerpos sólidos.

En la estática de los fluidos, el peso específico, la ρ y h son las
propiedades másimportante, mientras que en el flujo de fluidos la
ρ, la velocidad y la viscosidad son las que predominan.

DEFINICION DE FLUIDO
Los fluidos son sustancias capaces de fluir y que se adaptan a la forma de los
recipientes que los contienen.

Algunos fluidos son compresibles en cierto grado y ofrecen poca resistencia a
los cambios de forma. Los fluidos pueden dividirse en líquidos y gases.

Lasdiferencias esenciales entre líquidos y gases son:
(a) Los líquidos son prácticamente incompresibles y los
gases son compresibles, por lo que en muchas ocasiones
hay que tratarlos como tales,
(a) los líquidos ocupan un volumen definido y tienen
superficies libres mientras que una masa de gas se
expansiona hasta ocupar todas las partes del recipiente
que lo contenga.

SISTEMA TECNICO DE UNIDADES
Lasmagnitudes fundamentales son la longitud, fuerza y tiempo. Las tres
unidades fundamentales correspondientes son el metro (m) para la
longitud, el kilogramo (kg) y el segundo (s).
Las otras unidades pueden deducirse a partir de éstas. Así, la unidad de
volumen es el m3, la unidad de la aceleración el m/seg2, la de trabajo el
N*m y la unidad de presión el kg/m2.
La unidad de masa en este sistema, la
UTM(unidad técnica de masa), se
establece a partir de las unidades de
fuerza y de aceleración. Para un cuerpo
que cae en el vacío la aceleración a que
está sometido es la de la gravedad (g :
9,81 m/seg2 al nivel del mar) y la única
fuerza que actúa es su peso.

MASA ESPECIFICA
La masa específica (w) de una sustancia es la masa de la
unidad de volumen de dicha sustancia.
En los líquidos, w puedeconsiderarse constante para las
variaciones ordinarias de presión. La masa específica del
agua para las temperaturas más comunes es de 1000 kg/m3.

Peso específico, γ
El peso específico se define como el peso por unidad de volumen. En el sistema
internacional sus unidades son [N/m3].
Para un fluido homogéneo γ = mg/V = ρg,
mientras que para un fluido inhomogéneo,: γ = γ(x, y, z, t)

Volumen específicov
Se denomina volumen específico al volumen ocupado por la unidad de masa.
Para un fluido homogéneo se define como v = V/m = 1/ρ, mientras que en el
caso general de un fluido inhomogéneo tendremos que hablar de su valor en un
punto:
v = v(x, y, z, t) =dV/dm = 1/dρ
Sus unidades en el sistema internacional son [m3/kg].

Los pesos específicos de los gases pueden calcularse
mediante la ecuación deestado de los gases o:

Donde:
P: presión absoluta en kg/m2,
Us: el volumen específico o volumen ocupado por la unidad
de peso en m3/kg,
T: temperatura absoluta en Kelvin (K= °C+273)
R: constante del gas en m/K.
Como ρ=1/Us, la ecuación anterior puede escribirse:
w=P/(R*T)

VISCOSIDAD DE UN FLUIDO
La viscosidad de un fluido es la propiedad que determina la cantidad de
resistencia opuesta a lasfuerzas cortantes. La viscosidad se debe
principalmente a las interacciones entre las moléculas del fluido.

Se consideran dos placas planas
y
paralelas
de
grandes
dimensiones, separadas una
pequeña distancia y, con el
espacio entre ellas lleno de un
fluido.

Se supone que la placa
superior se mueve a una
velocidad constante U al actuar
sobre ella una fuerza F
también constante.

El fluido encontacto con la placa móvil se adhiere a ella moviéndose a la misma
velocidad U, mientras que el fluido en contacto con la placa fija permanecerá en reposo.
Si la separación y y la velocidad U no son muy grandes, la variación de las velocidades
(gradiente) vendrá dada por una línea recta.
La experiencia ha demostrado que la fuerza F varia con el área de la placa, con la
velocidad U e inversamente con...