Ciencias Naturales

INDICE

1. Introducción
2. Objetivo general
3. Contenidos. Conocimientos previos
4. ¿Qué es la hidrostática?
5. Propiedades de los fluidos
6. Densidad, presión
7. Presión hidrostática
8. Principio fundamental de la hidrostática. Principio de Pascal. Principio de Arquímedes (Boyantez)
9. ¿Qué es la hidrodinámica?
10. Gasto volumétrico y la ecuación decontinuidad
11. Teorema de Bernoulli
12. Número de Reynolds y los regimenes de flujo
13. Bibliografía recomendada

INTRODUCCIÓN
Desde el punto de vista macroscópico, se acostumbra clasificar la materia, en sólidos y fluidos. Un fluido, es una sustancia que puede fluir, de tal forma que el término fluido incluye a los líquidos y los gases. Aun la distinción entre un líquido y un gas no estajante, en virtud de que, cambiando en forma adecuada la presión y la temperatura resulta posible transformar un líquido en un gas o viceversa; durante el proceso la densidad, la viscosidad y otras propiedades cambian de manera continua.
En un sentido estricto, se puede considerar un fluido como un conjunto de moléculas distribuidas al azar que se mantienen unidas a través de fuerzas cohesivasdébiles y las fuerzas ejercidas por las paredes del recipiente que lo contiene. La rama de la física que estudia los fluidos, recibe el nombre de mecánica de los fluidos, la cual a su vez tiene dos vertientes: hidrostática, que orienta su atención a los fluidos en reposo; e hidrodinámica, la cual envuelve los fluidos en movimiento.
En este material instruccional, se describirá brevemente algunaspropiedades de los fluidos: densidad, peso específico, volumen específico entre otras; nuevos principios físicos serán presentados para explicar efectos como la fuerza de flotación (boyantez) sobre un objeto sumergido. Deduciremos una expresión para la presión ejercida por un fluido en reposo como una función de la densidad y profundidad; con ello, nos introduciremos al campo de la manometría.
Alestudiar los fluidos en movimientos, se presentará la ecuación de continuidad, examináremos y aplicaremos el Principio de Bernoulli en la resolución de problemas que involucren fluidos en movimiento. Se dará una introducción al concepto de pérdidas hidráulicas en tuberías y su relación con la Ley de Conservación de la Energía Mecánica descrita en el Módulo III de Física I. Al final, se ofreceráuna recopilación de algunos problemas que han formado parte de las evaluaciones de cohortes precedentes.
OBJETIVO GENERAL:
Al término de éste módulo, el estudiante tendrá la habilidad y pericia necesaria para aplicar los conceptos básicos de hidrostática e hidrodinámica a problemas prácticos que involucren fluidos newtonianos.
CONTENIDOS:
1. Propiedades físicas de los fluidos: densidad, pesoespecífico, volumen específico, viscosidad y gravedad específica.
2. Principio fundamental de la hidrostática.
3. Principio de Arquímedes (Boyantez).
4. Principio de Pascal (Prensa hidráulica).
5. Fuerzas ejercidas sobre superficies planas sumergidas: fuerza de presión.
6. Momento de inercia: centro de presión.
7. Ecuación de continuidad.
8. Régimen de flujo: laminar,transición y turbulento.
9. Teorema de Bernoulli y Teorema de Torricelli.
CONOCIMIENTOS PREVIOS:
1. Cálculo integral: aplicaciones de integrales definidas con condiciones iniciales.
2. Cálculo integral: área debajo de una curva.
3. Trigonometría plana: resolución de triángulos.
4. Funciones matemáticas: graficación.
DESARROLLO TEÓRICO
1.1 ¿Qué es la hidrostática?
Lahidrostática es una rama de la física que se encarga del estudio de los fluidos carentes de movimiento.
1.2 Propiedades de los fluidos.
Densidad: Es la masa contenida en una unidad de volumen de una sustancia (masa por unidad de volumen). Cuando se trata de una sustancia homogénea, la expresión para su cálculo es:

…………………………………………………..…………(1)

Donde:
: Densidad de la sustancia, Kg/m3
M: masa...