Presión En Los Fluidos

Investigación:

Fluidos: Se aplica al cuerpo o sustancia cuyas moléculas poseen poca cohesión, es decir, están muy separadas entre sí, moviéndose libremente (gas) o deslizándose (líquido), por lo que toma la forma del lugar físico al que está contenido.

Flujo laminar:

Las pequeñas porciones de fluido se mueven ordenadamente, manteniendo una estructura de capas regulares que no se mezclanentre sí.

Flujo Turbulento:

Porciones de fluidos que se mueven desordenadamente y no mantienen una estructura de capas regulares; mezclándose entre sí.

Podemos distinguir claramente estos dos tipos de flujos al observar un cigarrillo encendido sobre un cenicero. Vemos que al principio el humo asciende suavemente en una fina columna sin entremezclarse; pero luego, en un punto más alto lacolumna se rompe y el humo se difunde en aire circundante de manera irregular y retorcida. La parte lisa de este flujo se llama laminar y la parte arremolinada, turbulento.

Características generales del flujo de los fluidos.

El flujo de los fluidos puede ser:

Estacionario o no estacionario.

El flujo es estacionario si cada pequeña región de fluido que pasa por un determinado punto lohace con la misma velocidad que todas las partículas que pasaron antes por ese mismo punto; siendo lo contrario para un flujo no estacionario.

Rotacional o irrotacional.

El flujo de un fluido es irrotacional si el elemento de fluido en un punto dado no tiene una velocidad angular neta, alrededor de dicho punto; siendo rotacional cuando si existe una velocidad angular neta.

Compresible oincompresible.

Un fluido es compresible cuando al variar la presión su volumen también varía notablemente mientras que es incompresible cuando sucede lo contrario.

Viscoso o no viscoso.

La viscosidad es una propiedad que al deslizar una capa de fluido sobre otra, aparece un tipo de fricción que afecta el movimiento del líquido y que implica una pérdida de energía y varia según latemperatura. (Ejemplo: Glicerina, alquitrán o miel).Siendo lo contrario para un fluido no viscoso.

Con el fin de simplificar el estudio del teorema de Bernoulli trabajaremos con un fluido ideal que cumple con las siguientes características

Estacionario

Irrotacional

Incompresible

No viscoso.

Caudal. Ecuación de continuidad.

Caudal (Q): es la magnitud asociada al volumen del líquido que enun intervalo de tiempo pasa por la sección de un tubo (por ejemplo).

Q = V/ t

La ecuación de continuidad expresa que la velocidad de un fluido incompresible que circula por un tubo es inversamente proporcional a la sección del tubo y establece que cuando el fluido es ideal, el caudal se mantiene constante.

Si la velocidad del fluido en el tubo es v, en un lapso t, las partículas a laentrada habrán avanzado una longitud l =v.t, y lo mismo habrán recorrido las partículas a la salida. Si S es la sección del tubo, entonces, el volumen V de líquido renovado en ese tiempo es:



Si la sección se reduce para que salga el mismo volumen de líquido que entra, la velocidad del fluido en la sección angosta debe ser mayor que en la sección ancha, entonces:




Pero el producto S.v va a valer lo mismo sea cualesquiera los puntos que me tome dentro del fluido


Resumiendo:




La ecuación de continuidad y el caudal lo utilizaremos para la demostración del teorema de Bernoulli.

Teorema de Bernoulli:

El teorema de Bernoulli relaciona presión, altura y velocidad de un fluido ideal, y demuestra que no se pueden modificar independientemente una de la otra, sinoque están determinados por la energía mecánica del sistema.

Supongamos que un fluido ideal circula por una cañería. Concentremos nuestra atención en una pequeña porción de fluido V, al cabo de cierta t, el fluido ocupará una nueva posición dentro de la cañería.

Sobre el extremo inferior, el fluido ejerce una fuerza, que puede expresarse:


Y está aplicada en el sentido del flujo....