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  • 1. Fluidos 1 er Semestre 2009
  • 2. ¿A qué 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 líquidos y los gases son fluidos.
  • 3. Mecánica de fluidos
    • Hidrostática: estudia los fluidos en reposo
    • Hidrodinámica: estudia los fluidos en movimiento
  • 4. Conceptos importantes:
    • Densidad: es el cociente entre la masa y el volumen de una sustancia, es decir:
    • Peso específico: es el cuociente entre el peso y el volumen de una sustancia
  • 5. Algunos valores: Material Densidad (kg/m 3 ) Hierro o acero 7.8*10 3 Hielo 0.9*10 3 Agua 1*10 3 Mercurio 13.6*10 3 Aire 1.29
  • 6. Presión
    • Se define como el cuociente entre la componente de la fuerza perpendicular a la superficie y el área de dicha superficie.
    • Es una cantidad escalar
  • 7. Unidades para la presión
    • En el sistema internacional: Pascal (Pa) = N/m 2 .
    • Otras unidades:
    • 1 lb/plg 2 = 6894.57 Pa
    • 1 atm = 1.013*10 5 Pa
    • 1 bar = 1*10 5 Pa
    • 1 mm de Hg = 1 torr = 133 Pa
  • 8. Ecuación de la hidrostática
    • El fluido está en reposo:
    • F R = 0
    • F’- F - mg = 0
    • Pero: mg =  gV
    • Es decir, mg=  gAdy
    • Además: F’ = p’A y F = pA
    • Entonces:
    • P’ – p –  gdy = 0
    • Es decir: p’ = p+  gdy
  • 9. Para un líquido en un recipiente abierto a la atmósfera
    • p = P o +  gh
    • Siendo h la profundidad del punto en el líquido, g = 9.8 m/s 2 ,  la densidad del líquido y P o la presión atmosfér ica
  • 10. Presión atmosférica
    • Es la presión debida al peso de la atmósfera
    • Se ejerce sobre todos los cuerpos inmersos en ella
    • Varía con la altura y con las condiciones climáticas
    • En condiciones normales, su valor es de 1 atm
  • 11. Medición de la presión
    • El primero en medir la presión atmosférica fue Evangelista Torricelli,
    • el año 1643.
  • 12. Medición de la presión: manómetros
    • De tubo en U De Bourdon
  • 13. Principio de Blaise Pascal (1623 – 1662)
    • La presión 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.
  • 14. Aplicaciones del principio de Pascal
    • elevador hidráulico
    • Frenos hidráulicos
  • 15. Principio de Arquímedes (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.
  • 16. Principio de Arquímedes
    • El empuje E es:
    • E =  f gV f
    • Donde  f es la densidad
    • del fluido y V f es
    • el volumen del
    • fluido desalojado
  • 17. ¡algunos objetos flotan en los líquidos 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), permanecerá “entre dos aguas”; y
    • Si es menor que el empuje (c), el cuerpo saldrá a flote y emergerá del líquido reduciéndose el empuje hasta hacerse igual al peso. 
  • 18. ¡Importante!
    • El empuje no solamente actúa sobre cuerpos sumergidos en líquidos, sino sobre cuerpos sumergidos en cualquier fluido.
  • 19. Tensión superficial
    • Numerosas observaciones sugieren que la sup erficie de un líquido actúa como una membrana estirada bajo tensión. Esta fuerza, que actúa paralela a la superficie, proviene de las fuerzas atractivas entre las moléculas. Este efecto se llama tensión superficial . Se define a la fuerza como:
    • F =  L
    • Donde L es la longitud de la superficie a través de la cual actúa la fuerza y  es el coeficiente de tensión superficial, que depende fuertemente de la temperatura y de la composición del líquido,
  • 20. Algunos ejemplos
    • http://www-math.mit.edu/~dhu/Climberweb/climberweb.htm
  • 21. Algunos valores Sustancia Coeficiente  Mercurio 0.44 Agua (0º) 0.076 Agua (20º) 0.072 Agua (100º) 0.059 Solución jabonosa (20º)  0.025
  • 22. Capilaridad
    • El agua moja el recipiente de vidrio debido a que sus moléculas son atraídas con mayor intensidad por las moléculas de vidrio (fuerzas de adhesión) que por las moléculas de agua (fuerzas de cohesión) . El caso contrario ocurre con el mercurio: las fuerzas de cohesión son mayores que las de adhesión.
  • 23. Capilaridad
    • El ángulo que la tangente a la superficie del líquido forma con la superficie sólida se llama ángulo de contacto  y depende tanto de las fuerzas de cohesión como de las de adhesión. Se puede demostrar que cuando el ángulo de contacto es menor que 90º, el líquido moja el sólido. Si  es mayor que 90º el líquido no moja el sólido.