Mecanica de los fluidos

Universidad Tecnológica Nacional - Reg. Bs.As.
Fisica I - 2012
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FLUIDOS
Generalidades:
Las sustancias se dividen en tres grandes grupos: sólidos, líquidos y gases. Estos dos últimos, por
sus propiedades particulares, se los agrupa bajo el nombre defluidos.
Los fluidos se pueden clasificar en ideales y reales.
Un gas perfecto es aquel fluido que cumple rigurosamente (aunque luego se acepta que
aproximadamente) con la ecuación general de estado de los gases ideales.
Un líquido perfecto o ideal es aquel fluido perfecto que no cambia de volumen bajo la acción de
fuerzas exteriores o sea que es incompresible cualquiera sea la intensidad deellas.
Las características sobresalientes de los fluidos reales son:
a) Gases:
-

Ocupan totalmente el recipiente que los contiene.
Pequeñas fuerzas producen variaciones apreciables de volumen.

-

Toman la forma del recipiente que los contiene.
Grandes fuerzas no producen variaciones apreciables de volumen
La superficie libre es horizontal.

b) Líquidos:

1.-LIQUIDOS EN EQUILIBRIO
1.1.-Presión de unlíquido
Sea un recipiente metálico como se indica en la Figura 1 a), si le aplicamos una fuerza F sobre la
tapa de la izquierda se observa que dicha fuerza se trasmite a la tapa de la derecha (es decir si
aplica F en sentido contrario a la tapa de la derecha el recipiente permanecerá en equilibrio).

Figura 1

1

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Si ahora reemplazamos las tapas por sendos émbolos movibles como se indica en la Figura 1 b), y
se llena el recipiente con un fluido, por ejemplo agua, se observa en este caso que la fuerza
trasmitida al émbolo de la derecha es menor, o sea F > f , cuando el área delémbolo A sea mayor
que el área del émbolo a.
Como conclusión de estas experiencias se puede decir que un sólido trasmite fuerzas y los fluidos
trasmiten otra propiedad, denominada presión.
Se define presión como la fuerza normal aplicada a un fluido por unidad de área.
p

F
S

(1)

La unidad en el sistema MKS (SIMELA) es el Pascal.

p

F
S

N
m2

Pascal

Pa

Otras unidades derivadas son:
dina/cm2 ;cuya equivalencia es 1 Pa = 10 dina/cm2
La atmósfera (atm), lo mismo que el Torr o milímetro de mercurio (mmHg). El origen de esta
unidad la veremos más adelante. Sus equivalencias son:
1atm = 760 Torr = 1,013 105 Pa
Otra unidad muy usada es el bar, cuya equivalencia es:
1 bar = 105 Pa = 106 dina/cm2
y su submúltiplo el milibar (o baria),
1 mbar = 10-3 bar
La presión en cada punto del fluido es lamisma para todas las orientaciones posibles del elemento
de superficie considerado.
Desde un punto de vista intuitivo bastaría imaginar en un punto infinitas orientaciones del
elemento de superficie y ver que ninguna de ellas tiene diferencia respecto de las otras.

2

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Ejemplo 1
Un ladrillo de dimensiones 7 x 15 x 25 cm y masa 4 kg se apoya sobre una mesa. Hallar en ambos
casos indicados en la Figura 2, la presión ejercida sobre la mesa.

Figura 2

Solución:

Caso a)

pa

F
S

mg
S

4 kg.9,8 m / s 2
N
1045, 4 2
0,15 m .0, 25 m
m

mg
S

4 kg.9,8 m / s 2
0,07 m .0, 25 m

1045, 4Pa

Caso b)

pa

F
S

2240

N
m2

2240 Pa

Es decir a pesar de que el peso es el mismo en ambos casos, corresponderá mayor presión cuando
la superficie de apoyo es menor.

1.2.- Concepto de densidad
Si comparamos la misma cantidad de masa de dos sustancias diferentes, se observa en general que
ocupan distinto volumen. Por ejemplo, si colocamos en ambos platillos de una balanza y
buscamos el...