ESTATICA DE LOS FLUIDOS

Unidad IV

Estática de fluidos

4.1 Conceptos y propiedades de fluidos
Definición de fluido
Los fluidos se definen de la siguiente manera: "Fluido es una sustancia que se deforma continuamente, o sea se escurre, cuando esta sometido a un esfuerzo de corte o tangencial". De esta definición se desprende que un fluido en reposo no soporta ningún esfuerzo de corte.
Propiedades de los fluidosLos fluidos, como todos los materiales, tienen propiedades físicas que permiten caracterizar y cuantificar su comportamiento así como distinguirlos de otros. Algunas de estas propiedades son exclusivas de los fluidos y otras son típicas de todas las sustancias. Características como la viscosidad, tensión superficial y presión de vapor solo se pueden definir en los líquidos y gases. Sin embargola masa específica, el peso específico y la densidad son atributos de cualquier materia.
Masa especifica
Se denomina masa específica a la cantidad de materia por unidad de volumen de una sustancia. Se designa por P y se define: P = lim (m/ v)
V->0
Peso Específico
El peso específico corresponde a la fuerza con que la tierra atrae a una unidad de volumen. Se designa por ß. La masa y elpeso específico están relacionados por:
ß = gP
Donde g representa la intensidad del campo gravitacional.
Densidad
Es la relación que exista entre la masa específica de una sustancia cualquiera y una sustancia de referencia. Para los líquidos se utiliza la masa especifica del agua a 4°C como referencia, que corresponde a 1g/cm3 y para los gases se utiliza al aire con masa especifica a 20°C 1 1,013bar de presión es 1,204 kg/m3.
Viscosidad.
La viscosidad es una propiedad distintiva de los fluidos. Está ligada a la resistencia que opone un fluido a deformarse continuamente cuando se le somete a un esfuerzo de corte. Esta propiedad es utilizada para distinguir el comportamiento entre fluidos y sólidos. Además los fluidos pueden ser en general clasificados de acuerdo a la relación que existaentre el esfuerzo de corte aplicado y la velocidad de deformación.
Compresibilidad.
La compresibilidad representa la relación entre los cambios de volumen y los cambios de presión a que está sometido un fluido. Las variaciones de volumen pueden relacionarse directamente con variaciones de la masa específica si la cantidad de masa permanece constante. En general se sabe que en los fluidos lamasa específica depende tanto de la presión como de la temperatura de acuerdo a la ecuación de estado.
Presión de vapor.
Las sustancias puras pueden pasar por las cuatro fases, desde sólido a plasma, según las condiciones de presión y temperatura a que estén sometidas. Se acostumbra designar líquidos a aquellos materias que bajo las condicione normales de presión y temperatura en que seencuentran en la naturaleza están en esa fase.
Cuando un liquido se le disminuye la presión a la que está sometido hasta llegar a un nivel en el que comienza a bullir, se dice que alcanzado la presión de vapor.

4.2.- Ecuación de la hidrostática




Ejemplo:
Un submarinista se sumerge en el mar hasta alcanzar una profundidad de 100 m. Determinar la presión a la que está sometido y calcular encuántas veces supera a la que experimentaría en el exterior, sabiendo que la densidad del agua del mar es de 1 025 kg/m3.
De acuerdo con la ecuación fundamental de la hidrostática
Considerando que la presión po en el exterior es de una atmósfera (1 atm = 1,013 · 105 Pa)
p = 1,013 · 105 + 1025 · 9,8 · 100 = 11.1 KPa





4.3- Empuje sobre superficies sumergidas y cuerpos sumergidos

Los cuerpossólidos sumergidos en un líquido experimentan un empuje hacia arriba. Este fenómeno, que es el fundamento de la flotación de los barcos, era conocido desde la más remota antigüedad, pero fue el griego Arquímedes (287-212 a. de C.) quien indicó cuál es la magnitud de dicho empuje. De acuerdo con el principio que lleva su nombre, todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un líquido experimenta...