fluidos biofisica

Documento elaborado por:
M.Sc. Diego Alejandro Ortiz
M.Sc. Juan Luis Palacio
FLUIDOS
1. Definición de fluido.
Los fluidos son sustancias capaces de «fluir» y que se adaptan a la forma de los recipientes que
los contienen. Cuando están en equilibrio, los fluidos no pueden soportar fuerzas deformadoras.
Todos los fluidos son compresibles en cierto grado y ofrecen poca resistencia a loscambios de
forma. Los fluidos pueden dividirse en líquidos y gases. Las diferencias esenciales entré líquidos
y gases son (a) los líquidos son prácticamente incompresibles y los gases son compresibles, por
lo que en muchas ocasiones hay que tratarlos como tales y (b) los líquidos ocupan un volumen
definido y tienen superficies libres mientras que una masa dada de gas se expande hasta ocupar
todaslas partes del recipiente que lo contenga [1].
Propiedades de los fluidos
Propiedad fundamental de los fluidos: Toda fuerza ejercida por un fluido en reposo o sobre él,
debe ser perpendicular a la superficie sobre la cual actúa. Para demostrarlo, consideremos la
fuerza F de la figura 1 que se ejerce sobre la superficie del fluido. Si la fuerza no es
perpendicular a la superficie, tendrá uncomponente F II paralela a dicha fuerza. Esta componente
paralela hará que se mueva el fluido. Por tanto, si el fluido debe permanecer en reposo, la
componente paralela debe ser nula; es decir, la fuerza F debe ser perpendicular a la superficie.
Análogamente, el fluido no puede ejercer una fuerza paralela a una superficie. Así pues, mientras
el fluido esté en reposo, no podrá estar sometido auna fuerza paralela ni la podrá ejercer el [2].

Figura 1. Si una fuerza F no es perpendicular a una
superficie, tendrá una componente FII paralela a dicha
superficie (no esta en reposo).

Figura 2. Fuerzas en un diferencial de volumen de un
fluido en reposo.

2. Hidrostática
Hidrostática es el área de la Física que estudia a los fluidos en reposo. Si se analizan las fuerzas
que puedenactuar sobre una porción de fluido, ellas son de dos tipos: causada por agentes
exteriores, típicamente el peso de él, y las causadas por el fluido que está en su exterior mediante
contacto. Es conveniente distinguir la parte de esa última fuerza que actúa normal a la superficie,

llamadas fuerzas debidas a la presión, de las fuerzas tangenciales (paralelas) o de viscosidad.
Estas fuerzastangenciales actuando sobre la superficie del elemento de fluido, no pueden ser
equilibradas por fuerzas interiores, de modo que ellas causan movimiento del fluido. Si nos
limitamos a fluidos en reposo, las fuerzas tangenciales no pueden existir. Ellas son relevantes en
los casos donde los fluidos no están en equilibrio. Aquí es necesario utilizar un sistema inercial
de referencia y no debeexistir movimiento del fluido respecto a las superficies en contacto con
el. Cuando hay movimiento de fluidos sin existir aceleraciones, se habla de situaciones
estacionarias.
Definición de presión: La presión p es la fuerza por unidad de superficie que se ejerce
perpendicularmente, sobre una superficie que se ejerce perpendicularmente, sobre una superficie.
Así pues, la presión que ejerce lafuerza
perpendicular de la figura 2 sobre la superficie de área
A es

Como todas las fuerzas en un fluido en reposo son perpendiculares a las superficies sobre las que
actúan podemos suprimir el símbolo de perpendicularidad.

Ejemplo 1: El colchón de una cama de agua es de 2m de largo, 2m de ancho y 30cm de
profundidad. a) Encuentre el peso del agua en el colchón. b) Encuentre la presiónejercida por el
agua sobre el piso cuando la cama descansa en su posición normal. Asuma que toda la superficie
inferior de la cama hace contacto con el piso.
Solución:
a) La densidad del agua es 1000kg/m3 (1g/cm3) y el volumen del agua es
V  (2m)(2m)(0.3m)  1.2m3

m   V  (1000kg / m3 )(1.2m3 )  1.2x103 kg
w  mg  (1.2x103 kg )(9.8m / s 2 )  1.18x104 N
b) El área superficial en...