fluidos

Módulo 3: Fluidos

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Fluidos
¿Qué es un fluido?
En Física, un fluido es una sustancia que se deforma
continuamente (fluye) bajo la aplicación de una
tensión tangencial, por muy pequeña que sea.
Es decir, cuando hablemos de fluidos estaremos
hablando de gases y de líquidos

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Densidad
Se llama densidad ρ al cociente entre la masa y el
volumen que ocupa
ρ=m/V
Sus unidadesson por lo tanto kg/m3.
O se pueden usar el litro: 1 l=10-3 m3
Por ejemplo, la densidad del agua es 1 kg/l a la presión
de 1 atm y la temperatura de 4 °C.

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Densidad específica
El cociente de la densidad de una sustancia y la del
agua se llama densidad específica de la sustancia
Por ejemplo, la densidad del aluminio es 2.7, lo que
significa que un volumen de aluminio tiene 2.7 vecesmás masa que el mismo volumen de agua

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Densidad y condiciones estándar
Se suele dar la densidad a una temperatura, pues la
densidad de la mayoría de las sustancias varía con
esta.
Aunque en el caso de los líquidos y los sólidos varían
tan poco que suelen tomarse como constantes a P y T.
No así en el caso de gases, por lo que se suele dar la
densidad a una P y una T dada.Normalmente se dan en condiciones estándar

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Presión en un fluido
Cuando se sumerge un cuerpo en un fluido como el
agua, el fluido ejerce una fuerza perpendicular a la
superficie del cuerpo en cada punto de la superficie

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Presión en un fluido
Cuando se sumerge un cuerpo en un fluido como el
agua, el fluido ejerce una fuerza perpendicular a la
superficie del cuerpo en cada puntode la superficie
Es debida al choque de las moléculas del fluido con las
paredes del cuerpo (y también del recipiente)
Esta fuerza por unidad de área se llama Presión
P=F/A
La unidad de medida es el Pascal
1 Pa=1 N/m2
Otra unidad muy utilizada es la atmósfera
1 atm = 101325 Pa=101.325 kPa
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Presión y profundidad
Cuando hacemos
submarinismo, notamos
que la presión aumenta
con laprofundidad
En el caso de un líquido
como el agua, cuya
densidad es prácticamente
constante en todo su
volumen, la presión
aumenta linealmente con
la profundidad
Vamos a demostrarlo
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Presión y profundidad
La presión en la parte
inferior de la columna debe
ser mayor que en la parte
superior, puesto que debe
soportar el peso de la
columna de altura Δh.
El peso de esta columnaes:
w=mg=(ρ·V)g=ρ(A·Δh)g

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Presión y profundidad
Si P0 es la presión en la parte
superior y P en la parte inferior,
la fuerza neta hacia arriba
ejercida por esta diferencia de
presiones es
PA-P0A
Igualando esta fuerza hacia
arriba con el peso de la columna
se tiene:
PA-PA0=ρAΔhg
Y por lo tanto, dividiendo por A
P=P0+ρΔhg

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Presión y profundidad
Es decir, ladiferencia de
presiones es proporcional a
la profundidad
P-P0=ρΔhg=cte. Δh
Es decir, la presión sólo
depende de la profundidad,
no de la forma del recipiente.

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Ejemplo
Sabiendo que la presión en la superficie de un lago
es de 1 atm, a qué profundidad la presión es el
doble?
P0=1 atm=101.325 kPa
P=2 atm= 202.65 kPa
ρ=1 kg/l =1000 kg/m3
g=9,81 m/s2 = m/s2 (kg/kg) = N/kgΔh=ΔP/ρ·g=10.3 m

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Principio de Pascal
Lo descubrió Blaise
Pascal en el siglo XVII
En su honor se nombró
la unidad del SI de
presión, el Pa (1 Pa=1
N/m2)

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Principio de Pascal
Ya hemos visto que la presión de todos los líquidos
aumenta linealmente con la profundidad en
cualquier recipiente.
Y que además la presión es la misma en todos los
puntos que están a una misma profundidad
Uncambio de presión aplicado a un líquido
encerrado dentro de un recipiente se transmite
por igual a todos los puntos del fluido y a las
propias paredes del recipiente
Este es el llamado Principio de Pascal

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Principio de Pascal
Tenemos un émbolo de superficie A, sobre el que
aplicamos una fuerza de 100 N.
En otro émbolo de superficie B=50A tenemos un par de
pesas que...