Estudiante

Los fluidos en movimientos
Hasta el momento vimos que un fluido es una sustancia formada por
moléculas que , en el caso de los líquidos, se mantienen unidas por fuerzas de
cohesión débiles y que tienen la posibilidad de moverse libremente. Los
fluidos más estudiados son: el agua y el aire.
Si las moléculas de dicho fluido en movimiento siguen trayectorias paralelas,
se dice que elfluido tiene un flujo laminar. En cambio, si sus moléculas se
cruzan, el flujo se vuelve inestable y se habla de un flujo turbulento.
La diferencia principal entre ambos movimientos es que, en el laminar, las
pequeñas porciones de fluidos se mueve ordenadamente, manteniendo una
estructura de capas regulares que no se mezclan entre sí. Se dice que el flujo
de un fluido laminar esestacionario cuando en cada punto de la trayectoria
todo pequeño volumen del fluido pasa siempre con la misma velocidad. Es
decir, en este tipo de flujo las trayectorias descritas por las partículas no
cambian con el tiempo.
Estas trayectorias regulares se denominan líneas de flujo o de corriente y no se
cruzan nunca, porque de lo contrario en el punto de intersección de una
trayectoria con otra,no habría un único valor de velocidad. Para el estudio de
los fluidos tendremos en cuenta las siguientes consideraciones:
. El flujo es laminar estacionario
. Los fluidos son prácticamente incompresibles, es decir, que los aumentos de
presión no alteran su densidad.
. Los efectos de la fricción sobre los fluidos son despreciables.
ECUACIÓN DE CONTINUIDAD
La relación entre el área yla velocidad de un fluido está definida por una
expresión denominada ecuación de continuidad.
Supongamos que un fluido incompresible de densidad fluye a través de un
tubo cuyo diámetro disminuye. Llamemos 1 y 2 a las medidas de la
velocidad del fluido en la secciones transversales de áreas A1 y A2,
respectivamente. Por otra parte consideremos que cierta masa de fluido llena
un cilindrode volumen 1 cuya área de la base A1 y la altura es 1
El valor de la altura del cilindro corresponde a la cilindro de Volumen V2 en distancia recorrida por el fluido durante un
intervalo de tiempo . En este caso el volumen
1 es: 1 = A1 . 1
Si suponemos que el fluido recorre la distancia
1 con velocidad 1 aproximadamente constante
durante un intervalo de tiempo , se cumple
que: 1 .1 . . Cuando el área es A2, en el
otro extremo del tubo, la misma masa del fluido
llena un
un área transversal A2.La
altura S2 del cilindro
corresponde a la distancia
recorrida por el fluido
durante el mismo intervalo
de tiempo . En este caso el
volumen V2 es : V2 = A2 .
2
Si suponemos que el fluido recorre la distancia 2 con velocidad 2
aproximadamente constantedurante un intervalo de tiempo , se cumple
que: 2 . . La masa de fluido que atraviesa el área A1 es igual
a la que atraviesa por el área A2,durante el mismo tiempo y como el líquido es
incompresible, el volumen 1 es igual al volumen 2, de donde, A1 1 .
= A2 2 . . Por tanto, A1 1 = A2 2 . La ecuación de continuidad
significa que el producto A.v es constante cuando el líquido fluye a través deltubo. Podemos interpretar que cuando el área del tubo disminuye, la
velocidad del fluido aumenta. A la cantidad A.v se le llama gasto volumétrico
o caudal, es decir, que de acuerdo con la ecuación de continuidad, el caudal es
constante a lo largo del tubo. El caudal se expresa en m3
/s y representa la
medida del volumen del fluido que fluye por unidad de tiempo a través dl
tubo.ECUACIÓN DE BERNOULLI
Los fluidos pueden moverse verticalmente hacia arriba y hacia abajo, como un
rio que desciende desde la cordillera o como el humo que sube por el orificio
de una chimenea. Estos hechos se explican a partir del principio de Bernoulli.
“En un fluido la suma de la presión , la energía cinética por unidad de
volumen y la energía potencial por unidad de volumen, se...