Apuntes de mecánica de fluidos.

´ INGENIER´ FLUIDOMECANICA IA

III
Marcos Vera Coello Immaculada Iglesias Estrad´ e Antonio L. S´ nchez P´ rez a e Dpto. de Ingenier´a T´ rmica y de Fluidos ı e Universidad Carlos III de Madrid

Carlos Mart´nez Baz´ n ı a Dpto. de Ingenier´a Mec´ nica y Minera ı a Universidad de Jaen

´ Indice
´ Indice 1 Introducci´ n o 1.1 S´ lidos, l´quidos y gases . . . . . . . . . . . . . o ı 1.2Hip´ tesis de medio continuo: part´cula fluida . . o ı 1.3 Densidad, velocidad y energ´a interna . . . . . . ı 1.4 Equilibrio termodin´ mico local . . . . . . . . . . a 1.5 Variables y relaciones termodin´ micas de inter´ s a e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i 1 1 3 6 7 8 11 11 11 12 14 15 16 17 18 18 19 20 20 23 23 24 25 27 27 28 28 30 30 35 36 36 39 40

2 Fluidost´ tica a 2.1 Introducci´ n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 2.2 Fuerzas de volumen y fuerzas de superficie . .. . . . . . . . . . . . . . 2.2.1 Fuerzas de volumen o fuerzas m´ sicas . . . . . . . . . . . . . . . a 2.2.2 Fuerzas de superficie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Concepto de presi´ n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 2.3.1 Presi´ n en un punto: Principio de Pascal . . . . . . . . . . . . . . o 2.3.2 Resultante de las fuerzas de presi´ n sobre unapart´cula fluida . . o ı 2.4 Distribuci´ n de presiones en un fluido en reposo . . . . . . . . . . . . . . o 2.4.1 Ecuaci´ n general de la fluidost´ tica . . . . . . . . . . . . . . . . o a 2.4.2 Condici´ n de compatibilidad para las fuerzas m´ sicas . . . . . . . o a 2.4.3 Isobaras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.4 Ejemplos de inter´ s pr´ ctico . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . e a 2.5 Fluidost´ tica de l´quidos: Aplicaciones a la medida de presi´ n . . . . . . a ı o 2.5.1 El bar´ metro de mercurio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 2.5.2 El man´ metro en U abierto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 2.5.3 El man´ metro diferencial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 2.5.4 Presi´ n absoluta, manom´ trica y de vac´o . . . . . . . .. . . . . o e ı 2.6 Fluidost´ tica de gases: atm´ sfera est´ ndar . . . . . . . . . . . . . . . . . a o a 2.6.1 Atm´ sfera isoterma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 2.6.2 Atm´ sfera est´ ndar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o a 2.7 Fuerzas y momentos sobre superficies sumergidas . . . . . . . . . . . . . 2.7.1 Fuerzas sobre superficies planas . . . . . . . . . .. . . . . . . . 2.7.2 Fuerza de presi´ n sobre una superficie curva arbitraria . . . . . . o 2.8 Fuerzas sobre cuerpos sumergidos y flotantes: El Principio de Arqu´medes ı 2.8.1 Cuerpos sumergidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.8.2 Cuerpos flotantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9 Equilibrio y estabilidad de cuerpos sumergidos y flotantes . . . . . . . . . i´ INDICE
2.9.1 Equilibrio y estabilidad de traslaci´ n . o 2.9.2 Equilibrio y estabilidad de rotaci´ n . o 2.10 Problemas resueltos . . . . . . . . . . . . . . 2.10.1 tubo-U . . . . . . . . . . . . . . . . 2.10.2 deposito-tres-fluidos . . . . . . . . . 2.10.3 compuerta-L . . . . . . . . . . . . . 2.10.4 compuerta-inclinada . . . . . . . . . 2.10.5 tronco . . . . . . . . . . . . . . . . .2.10.6 cubo-flotacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....