Fluidos 1er Semestre 2009

A qu le llamaremos fluido? Reciben el nombre de fluidos aquellos cuerpos que tienen la propiedad de adaptarse a la forma del recipiente que los contiene. A esta propiedad se le da el nombre de fluidez. Los lquidos y los gases son fluidos.

Mecnica de fluidosHidrosttica: estudia los fluidos en reposo

Hidrodinmica: estudia los fluidos en movimiento

Conceptos importantes:Densidad: es el cuociente entre la masa y el volumen de una sustancia, es decir:

Peso especfico: es el cuociente entre el peso y el volumen de una sustancia

Algunos valores:

Material Densidad (kg/m3)Hierro o acero7.8*103Hielo 0.9*103Agua 1*103Mercurio 13.6*103Aire 1.29

Presin Se define como el cuociente entre la componente de la fuerza perpendicular a la superficie y el rea de dicha superficie. Es una cantidad escalar

Unidades para la presinEn el sistema internacional: Pascal (Pa) = N/m2.Otras unidades:1 lb/plg2 = 6894.57 Pa1 atm = 1.013*105 Pa1 bar = 1*105 Pa1 mm de Hg = 1 torr = 133 Pa

Ecuacin de la hidrostticaEl fluido est en reposo:FR = 0F- F - mg = 0Pero: mg = dgVEs decir, mg= dgAdyAdems: F = pA y F = pAEntonces:P p dgdy = 0Es decir: p = p+dgdy

Para un lquido en un recipiente abierto a la atmsfera p = Po + dgh Siendo h la profundidad del punto en el lquido, g = 9.8 m/s2 , d la densidad del lquido y Po la presin atmosfrica

Presin atmosfricaEs la presin debida al peso de la atmsferaSe ejerce sobre todos los cuerpos inmersos en ellaVara con la altura y con las condiciones climticasEn condiciones normales, su valor es de 1 atm

Medicin de la presin El primero en medir la presin atmosfrica fue Evangelista Torricelli, el ao 1643.

Medicin de la presin: manmetros De tubo en U De Bourdon

Principio de Blaise Pascal (1623 1662) La presin aplicada a un fluido encerrado en un recipiente se transmite por igual a todos los puntos del fluido y a las paredes del recipiente que lo contiene.

Aplicaciones del principio de Pascal elevador hidrulico

Frenos hidrulicos

Principio de Arqumedes(287-212 a.C.) Todo cuerpo parcial o totalmente sumergido en un fluido experimenta una fuerza ascensional o empuje igual al peso del fluido desplazado.

Principio de Arqumedes El empuje E es: E = dfgVf

Donde df es la densidaddel fluido y Vf esel volumen del fluido desalojado

algunos objetos flotan en los lquidos y otros se hunden!Hay tres posibilidades. Si el peso del objeto es mayor que el empuje (a), este se hunde hasta llegar al fondo del recipiente; Si es igual al empuje (b), permanecer entre dos aguas; y Si es menor que el empuje (c), el cuerpo saldr a flote y emerger del lquido reducindose el empuje hasta hacerse igual al peso.

Importante! El empuje no solamente acta sobre cuerpos sumergidos en lquidos, sino sobre cuerpos sumergidos en cualquier fluido.

Tensin superficial Numerosas observaciones sugieren que la superficie de un lquido acta como una membrana estirada bajo tensin. Esta fuerza, que acta paralela a la superficie, proviene de las fuerzas atractivas entre las molculas. Este efecto se llama tensin superficial . Se define a la fuerza como:

F = L

Donde L es la longitud de la superficie a travs de la cual acta la fuerza y es el coeficiente de tensin superficial, que depende fuertemente de la temperatura y de la composicin del lquido,

Algunos ejemplos

http://www-math.mit.edu/~dhu/Climberweb/climberweb.htm

Algunos valores

Sustancia Coeficiente gMercurio0.44Agua (0)0.076Agua (20)0.072Agua (100)0.059Solucin jabonosa (20)0.025

CapilaridadEl agua moja el recipiente de vidrio debido a que sus molculas son atradas con mayor intensidad por las molculas de vidrio (fuerzas de adhesin) que por las molculas de agua (fuerzas de cohesin) . El caso contrario ocurre con el mercurio: las fuerzas de cohesin son mayores que las de adhesin.

Capilaridad El ngulo que la tangente a la superficie del lquido forma con la superficie slida se llama ngulo de contacto y depende tanto de las fuerzas de cohesin como de las de adhesin. Se puede demostrar que cuando el ngulo de contacto es menor que 90, el lquido moja el slido. Si es mayor que 90 el lquido no moja el slido.