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INTRODUCCION TEORICA
En la dinámica de fluidos, se acostumbra considerar cuatro características del fluido ideal. En un fluido así, el flujo es:
1. Flujo constante implica que todas las partículas de un fluido tienen la misma velocidad al pasar por un punto dado. La trayectoria de un flujo constante puede representarse con líneas de corriente, es decir cada partícula sigue la mismatrayectoria que las partículas que pasaron por ahí antes.
2. Flujo irrotacional implica que un elemento de fluido (volumen pequeño de fluido) no posee una velocidad angular neta, esto elimina la posibilidad de remolinos.
3. Flujo no viscoso implica que la fricción entre las partículas de un fluido es insignificante.
4. Flujo incompresible implica que la densidad del fluido es constante.
ECUACIÓNDE CONTINUIDAD.
Si no hay pérdidas de fluido dentro de un tubo uniforme, la masa de fluido que entra en un tubo en un tiempo dado debe ser igual a la masa que sale del tubo en el mismo tiempo (conservación de la masa).
La ecuación de continuidad se obtiene por el principio de conservación de la masa. Esta ecuación nos dice que el Caudal (R) gastado o volumen por unidad de tiempo es constante(independientemente de la sección o abertura).
Por lo tanto la ecuación de continuidad queda así:
=Cte. ; Cuando en fluido es incompresible.
CAUDAL
Se define al caudal como el volumen del fluido sobre el intervalo de tiempo
ECUACIÓN DE BERNOULLI
La ecuación de Bernoulli es una relación fundamental en la mecánica de los fluidos. Lo mismo que todas las ecuaciones en la mecánica de losfluidos, no es nuevo principio sino que se puede derivar de las leyes fundamentales de la mecánica Newtoniana. Encontramos conveniente deducirlo del teorema del trabajo y la energía, porque esencialmente es un enunciado del teorema del trabajo y la energía para el flujo de los fluidos.
Consideremos el flujo de un fluido no viscoso, de régimen estable, incompresible, que va por una tubería o tubo deflujo, representado en la figura. La porción de la tubería que se muestra en dicha figura tiene una sección uniforme a la izquierda. En ese sentido es horizontal y esta a una altura sobre algún nivel de referencia. Gradualmente disminuye y se levanta a la derecha tiene una sección transversal uniforme . Ahí es horizontal y tiene una altura . En todos los puntos en la parte ancha de la tubería, lapresión es y la velocidad es , en todos los puntos de la sección angosta, la presión es y la velocidad es .
El teorema del trabajo y la energía establece que: "El trabajo efectuado por la fuerza resultante que actúa sobre un sistema es igual al cambio de la energía cinética del sistema".
En la figura las fuerzas que hacen trabajo sobre el sistema, suponiendo que podemos omitir las fuerzasviscosas, son las fuerzas de presión y , que obran sobre los extremos: izquierdo y derecho del sistema, respectivamente, y la fuerza de gravedad.
Con esto podemos obtener el trabajo efectuado sobre el sistema por la fuerza resultante como sigue:
1. El trabajo efectuado sobre el sistema por la fuerzas de presión esto es: y .
2. El trabajo efectuado sobre el sistema por la gravedad está relacionado conelevar el fluido, sombreado diagonalmente, de la altura a la altura y vale , siendo la masa del fluido contenida en cualesquiera de las arreas sombreadas diagonalmente. También es negativo porque el sistema hace trabajo contra la fuerza de gravitación.
El trabajo hecho sobre el sistema por la fuerza resultante, se obtiene sumando estos tres términos, o sea.
Ahora bien () es el volumen delelemento del fluido, sombreado diagonalmente, que podemos escribir , siendo la densidad del fluido (constante). Recordemos que los dos elementos del fluido tienen la misma masa, de manera que al escribir , hemos admitido que el fluido es incompresible. Con esta suposición tenemos:
El cambio de energía cinética del elemento del fluido es:
Del teorema del trabajo y la energía tenemos...
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