Teoria De Mecanica De Fluidos


Mecánica de Fluidos. Es la ciencia que estudia las leyes del comportamiento de los fluidos. Si están en reposo, Hidrostática y en movimiento Hidrodinámica.







DIMENSIONES Y UNIDADES

Las siete dimensiones fundamentales en el Sistema Internacional de medidas (SI) y sus unidades son:
Longitud metro (m)
Masa kilogramo (kg)
Tiempo segundo (s)
Temperatura kelvin (K)
Corriente Eléctricaampere (A)
Cantidad de luz candela (cd)
Cantidad de material mole (mol)

Prefijos Standard en el SI de unidades:

10 12 tera, T
10 9 giga, G
10 6 mega, M
10 3 kilo, k
10 2 hecto, h
101 deka, da
10 -1 deci, d
10 -2 centi, c
10 -3 milli, m
10 -6 micro, m
10 -9 nano, n
10 -12 pico, p








La ley de Newton establece una relación entre las cuatro unidadesbásicas: fuerza, masa, longitud y tiempo; al señalar que “la fuerza que actúa sobre un cuerpo es proporcional al producto de su masa por la aceleración en el sentido de la fuerza.

F =ma (1)

La masa es la cantidad de materia que se estudia, su unidad es la libra masa (lbm), el pie será la unidad de longitud, medido por su relación con el metro patrón, la unidad de fuerza es lalibra fuerza (lbf), definida como la fuerza con la cual la libra masa normal es atraída por la tierra; el segundo es la unidad de tiempo es 1/86,400 parte del día medio solar.


Para que podamos tener homogeneidad entre todas las unidades del Sistema Ingles, escribiremos la formula de la ley de Newton:

ma (1 lbm) (32.174 pies/seg2)
F= ---------- =>> 1lbf = ----------------------------------- (2)
gc gc
Donde gc es constante que relaciona todas las unidades y es igual

gc =32.174 lbm pie/lbf seg2


En el Sistema Internacional:

F = ma = 1N = 1 Kg * m/seg2




En esta figura se analiza el peso de una masa unitaria a nivel del mar donde lagravedad es Standard (normal)


PROPIEDADES

VOLUMEN ESPECIFICO.- Es el volumen de la unidad de masa, como símbolo usaremos “” y su unidad de medida será pies3/lbm.

V
 = ------- (3)
m


DENSIDAD.- Es el reciproco del volumen especifico, esto es, la masa de la unidad de volumen, su símbolo “” y su unidad lbm/pie3

1 m
 = ------- = --------- (4) V



La densidad depende de la temperatura y la presión. La densidad de los gases, es proporcional a la presión y es inversamente proporcional a la temperatura.

Los líquidos se consideran incompresibles y por tanto la variación de la densidad con la presión es despreciable.

Cuando se expresa la densidad de una sustancia con relación a la densidad del agua se llama DENSIDAD RELATIVA (GRAVEDADESPECIFICA)

Por ejemplo la densidad del mercurio es igual 13,600Kg/M3 cuando se expresa en función del agua
HG ge = ρe = ρhg / ρh2o = 13.6 (5)





VISCOSIDAD.

Es la propiedad de los fluidos de ofrecer resistencia a las tensiones cortantes. Un cuerpo se mueve con resistencias distintas en aire, agua o aceite. Es lo que se denomina fuerza de arrastre- la fuerza que el fluido enmovimiento ejerce sobre un cuerpo en la dirección del flujo.

Para obtener relaciones matemáticas para la viscosidad simulemos un gran estanque y una placa sobre él. (Flujo entre dos placas paralelas)




Uy es la velocidad en función de la distancia desde el fondo.
Y es la distancia vertical desde el fondo
e distancia desde el fondo a la superficie e

Uy = (Y/ e) * V

dU/ dY = V/e

En unintervalo de tiempo dt la placa superior se desplaza una distancia da dando lugar a la deformación de la figura y al Angulo β,

d β = Tg β = da/ e = Vdt/ e como V = e dU/dY

d β = e dU/dY dt/ e = dU/dY dt

d β / dt = dU/dY RAZON DE DEFORMACION
Esa razón de deformación es proporcional al esfuerzo cortante τ α dU/dY

τ = μ dU/dY...