Fisica Aplicada
Páginas: 10 (2497 palabras)
Publicado: 29 de octubre de 2012
MECÁNICA DE FLUIDOS
Estados de la materia
Las tres fases, o estados, comunes de la materia son sólido, líquido y gas. Un sólido conserva una forma y un tamaño fijo; incluso si se le aplica una gran fuerza, no cambia su forma o volumen fácilmente. Un líquido no conserva una forma fija (toma la forma de su contenedor) pero, al igual que un sólido, no es fácilmente compresible y su volumenpuede cambiar significativamente sólo mediante una fuerza muy grande. Un gas no tiene forma ni volumen fijo: se expandirá para llenar su contenedor.
Como los líquidos y gases no conservan una forma fija, ambos tienen la capacidad de fluir; por esa razón, con frecuencia se les conoce como FLUIDOS.
Mecánica de fluidos
Estática de fluidos: estudio de los fluidos en reposo. También conocida comoHidroestática. Dinámica de fluidos: estudio de los fluidos en movimiento. También conocida como Hidrodinámica.
Densidad
La densidad (ρ) de una sustancia se define como la masa por unidad de volumen, esto es:
m ρ= V
donde: m = masa (kg) V = volumen (m3)
Materiales homogéneos
el material tiene la misma densidad en todas sus partes, ej: hielo, acero, etc.
Materiales no-homogéneos
Ladensidad varía de un punto a otro dentro del material, ej: atmósfera (↓ denso a ↑altura), océanos (↑denso a ↑profundidad), etc. Para este tipo de material se define una densidad media.
Densidad
La unidad de medida de la densidad en el SI es:
kg 3 m
Un factor de conversión útil a considerar es:
g kg 1 3 = 1000 3 cm m
Densidades de algunas sustancias.
Material Aire Etanol BencenoHielo Agua Agua de mar Sangre Glicerina Hormigón Densidad (kg/m3) 1.2 0.81*103 0.90*103 0.92*103 1.00*103 1.03*103 1.06*103 1.26*103 2.00*103 Material Hierro Latón Cobre Plata Plomo Mercurio Oro Platino Aluminio Densidad (kg/m3) 7.8*103 8.6*103 8.9*103 10.5*103 11.3*103 13.6*103 19.3*103 21.4*103 2.70*103
El material más denso que se encuentra en la tierra es el metal OSMIO con ρ = 22500 kg/m3. PRESIÓN DE UN FLUIDO.
Cuando un fluido esta en reposo, ejerce una fuerza normal a cualquier superficie en contacto con él (ej.: paredes del recipiente que lo contiene). Aunque el fluido está en reposo, las moléculas que lo componen están en movimiento. La fuerza ejercida por el fluido se debe a los choques de estas moléculas con su entorno.
PRESIÓN DE UN FLUIDO.
Se define presión (p)como la fuerza normal por unidad de área, esto es:
F p= A
Donde : F = fuerza normal neta sobre la superficie (N). A = área o superficie (m2).
La unidad en el SI para la presión es el Pascal (Pa).
N 1 Pa = 1 2 m
Equivalencias: 1 atm = 760 mmHg = 760 torr 1 atm = 101300 Pa = 14,7 lb/in2 (psi) 1 bar = 100000 Pa ; recuerde 1000 = 1k
Variación de la presión con la profundidad.
Si unfluido está en reposo en un recipiente, todas las partes del fluido, deben encontrarse en equilibrio estático. Asimismo, todos los puntos que están a la misma profundidad deben hallarse a la misma presión.
A continuación se establece la relación de la presión en cualquier punto de un fluido en reposo.
Donde: p , po = presiones (Pa) ρ = densidad del fluido (kg/m3) g = aceleración de gravedad(9,8m/s2) h = profundidad (m).
p = po + ρ ⋅ g ⋅ h
Densidad = Densidad Relativa * Densidad Agua Densidad Relativa = Gravedad Especifica (Adimensional)
Esta relación corresponde a la presión en un fluido de densidad uniforme. De la ecuación anterior se establece que la presión p a una profundidad h es mayor que la presión po en la superficie. La variable h es negativa si se dirige haciaarriba y positiva si se dirige hacia abajo.
p = po + ρ ⋅ g ⋅ h
Principio de Pascal
“La presión aplicada a un fluido encerrado se transmite sin disminución a todas las partes del fluido y a las paredes del recipiente”
La presión aplicada al pistón 1 se transmite a través del tubo conector a otro pistón 2 de sección mayor. Como la presión aplicada es la misma en ambos cilindros, se tiene:...
Estados de la materia
Las tres fases, o estados, comunes de la materia son sólido, líquido y gas. Un sólido conserva una forma y un tamaño fijo; incluso si se le aplica una gran fuerza, no cambia su forma o volumen fácilmente. Un líquido no conserva una forma fija (toma la forma de su contenedor) pero, al igual que un sólido, no es fácilmente compresible y su volumenpuede cambiar significativamente sólo mediante una fuerza muy grande. Un gas no tiene forma ni volumen fijo: se expandirá para llenar su contenedor.
Como los líquidos y gases no conservan una forma fija, ambos tienen la capacidad de fluir; por esa razón, con frecuencia se les conoce como FLUIDOS.
Mecánica de fluidos
Estática de fluidos: estudio de los fluidos en reposo. También conocida comoHidroestática. Dinámica de fluidos: estudio de los fluidos en movimiento. También conocida como Hidrodinámica.
Densidad
La densidad (ρ) de una sustancia se define como la masa por unidad de volumen, esto es:
m ρ= V
donde: m = masa (kg) V = volumen (m3)
Materiales homogéneos
el material tiene la misma densidad en todas sus partes, ej: hielo, acero, etc.
Materiales no-homogéneos
Ladensidad varía de un punto a otro dentro del material, ej: atmósfera (↓ denso a ↑altura), océanos (↑denso a ↑profundidad), etc. Para este tipo de material se define una densidad media.
Densidad
La unidad de medida de la densidad en el SI es:
kg 3 m
Un factor de conversión útil a considerar es:
g kg 1 3 = 1000 3 cm m
Densidades de algunas sustancias.
Material Aire Etanol BencenoHielo Agua Agua de mar Sangre Glicerina Hormigón Densidad (kg/m3) 1.2 0.81*103 0.90*103 0.92*103 1.00*103 1.03*103 1.06*103 1.26*103 2.00*103 Material Hierro Latón Cobre Plata Plomo Mercurio Oro Platino Aluminio Densidad (kg/m3) 7.8*103 8.6*103 8.9*103 10.5*103 11.3*103 13.6*103 19.3*103 21.4*103 2.70*103
El material más denso que se encuentra en la tierra es el metal OSMIO con ρ = 22500 kg/m3. PRESIÓN DE UN FLUIDO.
Cuando un fluido esta en reposo, ejerce una fuerza normal a cualquier superficie en contacto con él (ej.: paredes del recipiente que lo contiene). Aunque el fluido está en reposo, las moléculas que lo componen están en movimiento. La fuerza ejercida por el fluido se debe a los choques de estas moléculas con su entorno.
PRESIÓN DE UN FLUIDO.
Se define presión (p)como la fuerza normal por unidad de área, esto es:
F p= A
Donde : F = fuerza normal neta sobre la superficie (N). A = área o superficie (m2).
La unidad en el SI para la presión es el Pascal (Pa).
N 1 Pa = 1 2 m
Equivalencias: 1 atm = 760 mmHg = 760 torr 1 atm = 101300 Pa = 14,7 lb/in2 (psi) 1 bar = 100000 Pa ; recuerde 1000 = 1k
Variación de la presión con la profundidad.
Si unfluido está en reposo en un recipiente, todas las partes del fluido, deben encontrarse en equilibrio estático. Asimismo, todos los puntos que están a la misma profundidad deben hallarse a la misma presión.
A continuación se establece la relación de la presión en cualquier punto de un fluido en reposo.
Donde: p , po = presiones (Pa) ρ = densidad del fluido (kg/m3) g = aceleración de gravedad(9,8m/s2) h = profundidad (m).
p = po + ρ ⋅ g ⋅ h
Densidad = Densidad Relativa * Densidad Agua Densidad Relativa = Gravedad Especifica (Adimensional)
Esta relación corresponde a la presión en un fluido de densidad uniforme. De la ecuación anterior se establece que la presión p a una profundidad h es mayor que la presión po en la superficie. La variable h es negativa si se dirige haciaarriba y positiva si se dirige hacia abajo.
p = po + ρ ⋅ g ⋅ h
Principio de Pascal
“La presión aplicada a un fluido encerrado se transmite sin disminución a todas las partes del fluido y a las paredes del recipiente”
La presión aplicada al pistón 1 se transmite a través del tubo conector a otro pistón 2 de sección mayor. Como la presión aplicada es la misma en ambos cilindros, se tiene:...
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