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FLUIDOS


El estudio de los fluidos desde el punto de vista de la física es estudiado por la mecánica de fluidos que a la vez se separa en dos ramas, la hidrostática y la hidrodinámica. La primera de ellas estudia a los fluidos en reposo y la otra en movimiento.

Se clasifica la materia como fluido cuando esta es capaz de fluir y presentar baja resistencia al cambio de forma cuando este seencuentra bajo una presión. Los fluidos son materiales que se encuentran en un estado líquido o gaseoso.

Una de las diferencias que existen entre los líquidos y los gases es su coeficiente de compresibilidad, es decir, mientras que los líquidos son prácticamente incompresibles, los gases son muy fáciles de comprimir.

Densidad () La densidad de un cuerpo homogéneo se define como larelación que existe entre su masa y el volumen que ocupa:  = m / V; siendo sus unidades en gr / cm3, Kg / m3, slugs / pie3.

Densidades de sustancias más comunes:




Peso específico (). Es la magnitud escalar cuyo valor se define como el peso que posee un cuerpo por cada unidad de volumen [N/m3].


Presión














La presión representa la intensidad de la fuerza que seejerce sobre cada unidad de área de la superficie considerada. Cuanto mayor sea la fuerza que actúa sobre una superficie dada, mayor será la presión, y cuanto menor sea la superficie para una fuerza dada, mayor será entonces la presión resultante, tal como se muestra en la siguiente figura.



Cuando un fluido está contenido en un recipiente, ejerce una fuerza sobre sus paredes y, por tanto,puede hablarse también de presión. Si el fluido está en equilibrio las fuerzas sobre las paredes son perpendiculares a cada porción de superficie del recipiente, la orientación de la superficie determina la dirección de la fuerza de presión, por lo que el cociente de ambas, que es precisamente la presión, resulta independiente de la dirección.

Unidades de presión, en el SI la unidad de presión esel pascal, se representa por Pa y se define como la presión correspondiente a una fuerza de un newton de intensidad actuando perpendicularmente sobre una superficie plana de un metro cuadrado. 1 Pa equivale, por tanto, a 1 N/m2.

Existen, no obstante, otras unidades de presión que es la atmósfera (atm) y el bar. La primera se define como la presión que a 0 °C ejercería el peso de una columna demercurio de 76 cm de altura y 1 cm2 de sección sobre su base. Es posible calcular su equivalencia en N/m2 sabiendo que la densidad del mercurio es igual a 13,6 x 103 kg/m3 y recurriendo a las siguientes relaciones entre magnitudes:

1 atm = 101325 [Pa]
1 bar = 1x 105 [Pa]
1 torr = 1 mmHg = 1 / 760 atm












Para fluidos incompresibles (líquidos) se cumplen lassiguientes 5 normas:

1.- En un fluido en reposo, las fuerzas ejercidas por el fluido siempre son perpendiculares a las superficies que están en contacto con el fluido, sin importar la orientación de la superficie, esto se conoce con el nombre de Principio de Pascal.


2.- En un fluido en reposo, la fuerza neta sobre cualquier elemento de volumen del fluido debe ser cero (sumatoria de las fuerzases cero).

3.- En cualquier punto a profundidad h bajo la superficie de un fluido de densidad “”, la presión ejercida por el peso del fluido es g h.

P = g h [Pa] Presión Hidrostática

4.- Si una fuerza da lugar a un incremento en la presión en un punto cualquiera de un fluido incomprimible, todos los puntos del fluido experimentan el mismo cambio de presión. Este enunciado, obtenido apartir de observaciones y experimentos por el físico y matemático francés Blas Pascal (1623-1662).

P = g h + Pexterna (Ecuación fundamental)

Un ejemplo de esto es cuando se tiene un recipiente que esta abierto en su parte superior y por ende esta afectado por la presión atmosférica (Pa), como se muestra en la siguiente figura.


Cuando se desea medir la presión en un recipiente...