Naturaleza de los fluidos

Electiva 1. Mecánica de fluidos
Capítulo: La naturaleza de los fluidos y el estudio de su dinámica

La mecánica de los fluidos es el estudio del comportamiento de los fluidos, ya sea que estén en reposo (estática de fluidos) o en movimiento (dinámica de fluidos). Los fluidos pueden ser líquidos o gases.

Competencias a desarrollar:
Diferenciar entre un gas y un líquido.
Definir presión.Identificar las unidades e las cantidades fundamentales de tiempo, longitud, fuerza y masa, en el SI (sistema internacional) y en Sistema tradicional de unidades de Estados Unidos.
Plantear ecuaciones en forma apropiada para garantizar la consistencia de las unidades.
Definir la relación entre fuerza y masa.
Definir densidad, peso específico y gravedad específica.
Identificar las relacionesentre peso específico, gravedad específica y densidad, y resolver problemas por medio de ellas.
Definir tensión superficial.

Conceptos fundamentales
Presión, p: La presión se defino como la cantidad de fuerza que se ejerce sobre una unidad de aárea de una sustancia, o sobre una superficie. Se enuncia por medio de la ecuación
Blaise Pascal descubrió dos principios básicos:
a. La presiónactúa de modo uniforme en todas las direcciones de un volumen pequeño de fluido.
b. Lapresión actúa de manera perpendicular a la pared.

Masa, m: La masa es la propiedad que tiene un cuerpo de fluido, es la medida de la inercia o resistencia a cambiar el movimiento de éste. También es la medida de la cantidad de fluido.
Peso, w: El peso es la fuerza con la que el fluido una masa es atraídohacia la Tierra por la acción de la gravedad (g: 9.8 m/s2, 32.2 pie/s2).

Unidades básicas de medida
Son siete unidades básicas de medida, que a través de ella se pueden construír gran cantidad de medidas derivadas. Ellas son: longitud, masa, tiempo, temperatura, intensidad de corriente, cantidad de una sustancia e intensidad luminosa.
A nivel internacional un sistema de medidas para todos lospaíses llamado el Sistema internacional SI. En Estados Unidos como en Inglaterra, utilizan su propio sistema de unidades, aunque tienden a desaparecer. Del Sistema Internacional también se utiliza otro sistema derivado que en nuestro medio es muy usado.
Sistema internacional: Las unidades básicas para el SI son las siguientes:

Unidad
SI
SI derivado
Inglés amer.
Longitud
metro
cmpie
Masa
kilogramo
g
slug
Tiempo
segundo
s
s
Fuerza
Newton
dina
libra
Presión
Pascal
Baria
P.S.I.

Temperatura
Las escalas de temperatura Celsius (centígrados) y la Fahrenheit poseen puntos de referencia arbitrarios dados por la temperatura de congelación y ebullición del agua a una presión de una atmósfera.
En el SI, la unidad estándar de temperatura es el grado Kelvin. Enciertas referencias se encontrará otra escala de temperatura absoluta denominada escala Rankin, en la que el intervalo es el mismo que para la escala Fahrenheit. La relación entre estas escalas es



Actividad: Encontrar la relación entre las escalas de temperatura Celsius, Fahrenheit, Kelvin, Rankin.

Ejercicios:
1. Un automóvil viaja a una velocidad de 80 kilómetros por hora, ¿cuántossegundos tomaría viajar 1.5 km?.


2. La figura muestra un contenedor líquido con un émbolo móvil que soporta una carga. Calcule la magnitud de la presión en el líquido bajo el émbolo, si el peso total de la carga es de 500N, y el área del émbolo es 2500 mm2.


3. Se aplica una carga de 200 lb sobre un émbolo que sella un cilindro circular de 2.5 plg de diámetro interior que contiene aceite.Calcule la presión en el aceite junto al émbolo.

Compresibilidad

La compresibilidad se refiere al cambio de volumen que sufre una sustancia cuando se le sujeta a un cambio de presión. La cantidad usual que se emplea para medir este fenómeno es el módulo volumétrico de elasticidad, o módulo volumétrico E.


Líquido
MPa
psi
Alcohol etílico
896
130 000
Benceno
1 062
154 000...