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HIDRODINÁMICA
INTRODUCCIÓN
Los principios físicos más útiles en las aplicaciones de la mecánica de fluidos son el balance de materia, o ecuación de continuidad, las ecuaciones del balance de cantidad de movimiento y el balance de energía mecánica. Pueden escribirse de forma diferencial, mostrando las condiciones en un punto del interior de un elemento de volumen, o bien de forma integrada,aplicable a un volumen o masa finitos de fluido.
La hidrodinámica es la parte de la física que estudia el movimiento de los fluidos. Este movimiento está definido por un campo vectorial de velocidades correspondientes a las partículas del fluido y de un campo escalar de presiones, correspondientes a los distintos puntos del mismo. Existen diversos tipos de fluidos.
Otro concepto de importancia en eltema son las líneas de corriente que sirven para representar la trayectoria de las partículas del fluido. Esta se define como una línea trazada en el fluido, de modo que una tangente a la línea de corriente en cualquier punto sea paralela a la velocidad del fluido en tal punto. Dentro de las líneas de corriente se puede determinar una región tubular del fluido cuyas paredes son líneas decorriente. A esta región se le denomina tubo de flujo.
QUE ES LA HIDRODINÁMICA
La hidrodinámica estudia la dinámica de fluidos incompresibles. Etimológicamente, la hidrodinámica es la dinámica del agua, puesto que el prefijo griego "hidro-" significa "agua". Aun así, también incluye el estudio de la dinámica de otros líquidos. Para ello se consideran entre otras cosas la velocidad, presión, flujo ygasto del fluido.
Para el estudio de la hidrodinámica normalmente se consideran tres aproximaciones importantes:
* Que el fluido es un líquido incompresible, es decir, que su densidad no varía con el cambio de presión, a diferencia de lo que ocurre con los gases.
* Se considera despreciable la pérdida de energía por la viscosidad, ya que se supone que un líquido es óptimo para fluir y estapérdida es mucho menor comparándola con la inercia de su movimiento.
* Se supone que el flujo de los líquidos es en régimen estable o estacionario, es decir, que la velocidad del líquido en un punto es independiente del tiempo.
La hidrodinámica tiene numerosas aplicaciones industriales, como diseño de canales, construcción de puertos y presas, fabricación de barcos, turbinas, etc.
DanielBernoulli fue uno de los primeros matemáticos que realizó estudios de hidrodinámica.
MOVIMIENTO PERMANENTE DEL LÍQUIDO PERFECTO
Fluidos ideales
El movimiento de un fluido real es muy complejo. Para simplificar su descripción consideraremos el comportamiento de un fluido ideal cuyas características son las siguientes:
1.-Fluido no viscoso. Se desprecia la fricción interna entre las distintas partesdel fluido
2.-Flujo estacionario. La velocidad del fluido en un punto es constante con el tiempo
3.-Fluido incompresible. La densidad del fluido permanece constante con el tiempo
4.-Flujo irrotacional. No presenta torbellinos, es decir, no hay momento angular del fluido respecto de cualquier punto.

ECUACIÓN DE CONTINUIDAD
Esta expresión expresa la idea de que la masa de fluido que entra porel extremo de un tubo debe salir por el otro extremo.

En un fluido en movimiento, las moléculas poseen una velocidad determinada, de forma que para conocer el movimiento del fluido hace falta determinar en cada instante su correspondiente campo de velocidades.

Tratamos una pequeña masa de fluido que se mueve en un tubo. En la posición 2, con una sección de valor A2, el fluido tiene unarapidez V2 y una densidad ρ2. Corriente abajo en la posición 1 las cantidades son A1, V1 y ρ1.
ρ1∙A1∙V1 = ρ2∙A2∙V2

Cuando ρ1 = ρ2, que es el caso general tratándose del agua, se tiene:

O de otra forma:

Q1 = Q2 (el caudal que entra es igual al que sale).

Consideremos una porción de fluido en color amarillo en la figura, el instante inicial t y en el instante t+Dt.
En un intervalo de...