4 HIDROST TICA

UNI-FIIS-ACB-SF

4 MECÁNICA DE LOS FLUIDOS
4.1 Introducción.
Para nosotros son conocidas las Leyes de Newton, estas mismas leyes podemos
aplicar a los fluidos, pero surge una pregunta de forma inmediata. ¿Qué son los fluidos?
Son sustancias que se pueden hacer fluir (o escurrir), mediante una adecuada aplicación de
fuerzas. Los fluidos en general son líquidos y gaseosos.
Los líquidos, sonincompresibles, consideraremos entonces que su volúmen es
constante y su forma puede cambiar según el recipiente que lo contiene.
Los gases, son altamente expandibles, no tienen volúmen característico, simplemente
se expanden hasta llenar el recipiente que los contiene.¿ Cómo se produce el movimiento
de los fluidos y en qué condiciones fluyen.? La respues6ta es simple . Todo fluido soporta
fuerzasnormales (perpendiculares) a sus fronteras sin que haya escurrimiento, pero no
pueden soportar fuerzas tangenciales, tan pronto se ejercen este tipo de fuerzas el fluido
reacciona escurriéndose sobre sus fronteras.
A escala atómica, la diferencia entre sólidos, líquidos y gases se puede atribuir por
completo a la interrelación existente entre las fuerzas de atracción que existen entre los
átomos, iónes,ó moléculas individuales y al movimiento aleatorio que adquieren estas
partículas como resultado de su energía térmica.
Iniciaremos nuestro estudio con la estática de fluidos, que estudia el equilibrio de
gases y líquidos basadas en las primera y tercera leyes de Newton. A partir de los conceptos
de densidad y de presión se obtiene la ecuación fundamental de la hidrostática, de la cual elprincipio de Pascal y el de Arquímedes pueden considerarse como consecuencias. La
dinámica de los fluidos, es el estudio de los fluidos en movimiento; de hecho es una de las
ramas más complejas de la mecánica , nosotros analizaremos diversas situaciones
importantes haciendo uso de modelos idealizados sencillos y principios que ya conocemos
tales como las leyes de Newton y la conservación de la energía.Fig. 4.1(a) Sólido de forma definida

(b) Líquido en un recipiente

(c) Gas ocupando todo el

recipiente

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Prof. G. TAFUR A.

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Cuando estudiamos la mecánica de las partículas y los cuerpos rígidos, se encontró que los
conceptos de masa y las fuerzas que sobre ellos actúan , así como las dimensiones de
longitud son de mucha utilidad para su estudio. En el caso de los fluidos,debido a las
propiedades especiales de estos, es mucho mas conveniente utilizar los conceptos de
densidad, presión y volúmen.
4.2 Densidad
Los cuerpos difieren por lo general en su masa y en su volumen. Estos dos atributos
físicos varían de un cuerpo a otro, de modo que si consideramos cuerpos de la misma
naturaleza, cuanto mayor es el volumen, mayor es la masa del cuerpo considerado. No
obstante,existe algo característico del tipo de materia que compone al cuerpo en cuestión y
que explica el porqué dos cuerpos de sustancias diferentes que ocupan el mismo volumen
no tienen la misma masa o viceversa.
Aun cuando para cualquier sustancia la masa y el volumen son directamente
proporcionales, la relación de proporcionalidad es diferente para cada sustancia. Es
precisamente la constante deproporcionalidad de esa relación la que se conoce por
densidad y se representa por la letra griega  , de modo que:
m  V , es decir

m V

(4.1)

despejando de la Ec. (4.1) se obtiene



m
V

(4.2)

ecuación que facilita la definición de la densidad y su significado físico. La densidad de
algunos materiales varía de un punto a otro dentro del material. A diferencia de la masa o el
volumen, quedependen de cada objeto, su cociente depende solamente del tipo de material
de que está constituido y no de la forma ni del tamaño de aquél. Se dice por ello que la
densidad es una propiedad o atributo característico de cada sustancia. En los sólidos la
densidad es aproximadamente constante, pero en los líquidos, y particularmente en los
gases, varía con las condiciones de medida. Así en el caso de...