Mecanica de fluidos

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12. Mecánica de fluidos
(Física del medio continuo)

El estudio de la física del medio continuo está basado principalmente en dos teorías: (a) la elasticidad que es la propiedad que tienen los cuerpos de cambiar de forma cuando se ejerce sobre ellos una fuerza deformadora, y de recuperar su forma original, cuando la fuerza deformadora deja de actuar, esta teoría se aplica principalmente a loscuerpos sólidos. (b) La hidrodinámica, que Newton al medio continuo.

estudia a los fluidos (líquidos y gases) en movimiento. No obstante, ambas no son más que la extensión natural de las leyes de

Figura 37. Disciplinas del medio continuo.

es decir, discutiremos la física de los fluidos en reposo. Esta teoría está basada, al igual que en otras situaciones de equilibrio, en la presión,fuerza boyante (flotabilidad) y tensión superficial. Por otra parte, en la hidrodinámica discutiremos los siguientes conceptos: flujo de un fluido, línea de flujo, flujo estacionario, tubo de flujo, flujo laminar, etc.

En este capítulo estaremos concentrados en la hidrodinámica y como caso particular de esta teoría estudiaremos la hidrostática,

primera y tercera leyes de Newton (ver capítulo dedinámica). Los conceptos que aprenderemos en esta sección son: densidad,

Introducción
que ofrece pequeña, o nula resistencia a las fuerzas tangenciales, o cortantes, que se le aplican. Esta descripción tiene que ver con la forma en que un material responde a las fuerzas externas, y se aplica tanto a líquidos como a gases. La capacidad de fluir hace que el fluido sea incapaz de soportar unesfuerzo cortante. (Voltear un vaso conteniendo agua, etc.) En términos muy generales, a las sustancias que presentan una resistencia muy pequeña, o nula, a ser deformados se les conoce Comencemos por definir un fluido. Un fluido es cualquier sustancia que no puede mantener una deformación. es decir, aquella materia

fluido, que es normal a la superficie, ya que cualquier componente tangencialejercería una fuerza cortante sobre él y éste respondería deformándose hasta que desapareciera dicha fuerza.

Notas para el curso de Física Universitaria 1 ı 63

Mecánica de fluidos

Como un fluido es completamente deformable, toma la forma del recipiente que lo contiene. El recipiente ejerce una fuerza sobre el

como fluidos newtonianos en tanto que, a las sustancias que presentan mayorresistencia se les llaman fluidos no newtonianos newtonianos, newtonianos.

continuo. Esto significa que no importando que tan pequeño sea el elemento de volumen en el fluido que estudiemos, éste contendrá

Puesto que los fenómenos que estudiaremos en la hidrodinámica son macroscópicos, un fluido lo consideramos como un medio

nuestro elemento de volumen será pequeño comparado con el sistema queestemos estudiando, pero, grande comparado con las (gases) e incompresibles (la mayoría de los líquidos), ver ejercicio 1.1.

un número muy grande de partículas, pero suficientes para que su comportamiento sea insensible a dicho número. En otras palabras,

distancias que hay entre las moléculas y con el número de ellas que componen el sistema. Los fluidos se dividen en: compresibles

Figura38. Clasificación general de los fluidos.

Figura 39. Caracterización de fluidos.

por ejemplo, agua. Ahora tape con sus dedos el extremo de las jeringas, ¿en cuál de los dos casos es más difícil comprimir el fluido con el émbolo de la jeringa?

Ejercicio 1.1 Tomemos dos jeringas iguales, una la llenamos con un gas, por ejemplo, humo de cigarro, y la otra con un líquido,

Densidaddensidad ρ, de un material se define como su masa por unidad de volumen. Si el material es homogéneo, como el hielo o el hierro, masa m de un material ocupa un volumen V, la densidad ρ es: Una de las propiedades de los sólidos, líquidos y gases, es la medida de compactibilidad del material, es decir, la densidad. La

su densidad es la misma en todo el material. Las unidades de la densidad en el SI...
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