MECANICA DE FLUIDOS

Parte de la Física que se ocupa de la acción de los fluidos en reposo o en movimiento, así como de las aplicaciones y mecanismos de ingeniería que utilizan fluidos. La mecánica de fluidos es fundamental en campos tan diversos como la aeronáutica, la ingeniería química,civil e industrial, la meteorología, las construcciones navales y la oceanografía.

La mecánica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales: la estática de fluidos, o hidrostática,que se ocupa de fluidos en reposo, y la dinámica de fluidos, que trata de fluidos en movimiento. El término de hidrodinámica se aplica al flujo de líquidos o al flujo de los gases a baja velocidad, en el que puede considerarse que el gas es esencialmente incompresible. La aerodinámica,o dinámica de gases, se ocupa del comportamiento de los gases cuando los cambios de velocidad y presión son suficientemente grandes para que sea necesario incluir los efectos de compresibilidad.

Entre las aplicaciones de la mecánica de fluidos están la propulsión a chorro, las turbinas, los compresores y las bombas. La hidráulica estudia la utilización en ingeniería de la presión del agua o del aceite.
 

CONTESTE LAS SIGUIENTES PREGUNTAS SOBRE HIDROSTATICA

1. Por que es mas facil desplazarse en la nieve con esquis y no con calzado corriente.

2. Que le ocurre a la densidad de un trozo uniforme de madera si lo cortamos en cuatro prtes iguales

3. Cuando se comprime una masa de pan, cambia su volumen o cambia su masa....Justifica tu respuesta.

4. Si un taladro funciona de igual manera cuando utiliza una broca que cuando utiliza una lija en disco. Por que se obtiene como resultado 2 efectos diferentes

5. Podrias tomar una gaseosa en la luna utilizando un pitillo...justifica tu respuesta.

6. como se pueden explicar que los barcos hechos de acero floten....

Fluido: sustancia capaz de fluir, el término comprende líquidos y gases.

Volumen (V): En matemáticas, medida del espacio ocupado por un cuerpo sólido. El volumen se mide en unidades cúbicas, como metros cúbicos o centímetros cúbicos en el sistema métrico decimal de pesos y medidas. El volumen también se expresa a veces en unidades de medida de líquidos, como litros:

1 ls = 1 dm ³

Densidad (δ ): relación entre la masa (m) y el volumen que ocupa.

δ = m/V [kg/m ³; g/cm ³]

Peso específico (ρ): relación entre el peso (P) y el volumen que ocupa.

ρ = P/V [N/m ³; kg/m ³; gr/cm ³]

Presión

La presión (p) en cualquier punto es la razón de la fuerza normal, ejercida sobre una pequeña superficie, que incluya dicho punto.

p = F/A [N/m ²; kg/cm ²]

En la mecánica de los fluidos, fuerza por unidad de superficie que ejerce un líquido o un gas perpendicularmente a dicha superficie. La presión suele medirse en atmósferas (atmósfera); en el Sistema Internacional de unidades (SI), la presión se expresa en newton por metro cuadrado (N/m ²):

1 N/m ² = 1 Pa (pascal)

La atmósfera se define como 101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio en un barómetro convencional.

Estática de fluidos o hidrostática

Una característica fundamental de cualquier fluido en reposo es que la fuerza ejercida sobre cualquier partícula del fluido es la misma en todas direcciones. Si las fuerzas fueran desiguales, la partícula se desplazaría en la dirección de la fuerza resultante.

De ello se deduce que la fuerza por unidad de superficie (Presión) que el fluido ejerce contra las paredes del recipiente que lo contiene, sea cual sea su forma, es perpendicular a la pared en cada punto. Si la presión no fuera perpendicular, la fuerza tendría una componente tangencial no equilibrada y el fluido se movería a lo largo de la pared. Este concepto se conoce como principio de Pascal.

DINAMICA DE FLUIDOS O HIDRODINAMICA

Esta rama de la mecánica de fluidos se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento; estas leyes son enormemente complejas, y aunque la hidrodinámica tiene una importancia práctica mayor que la hidrostática,sólo podemos tratar aquí algunos conceptos básicos.

Euler fue el primero en reconocer que las leyes dinámicas para los fluidos sólo pueden expresarse de forma relativamente sencilla si se supone que el fluido es incompresible e ideal, es decir, si se pueden despreciar los efectos del rozamiento y la viscosidad. Sin embargo, como esto nunca es así en el caso de los fluidos reales en movimiento, los resultados de dicho análisis sólo pueden servir como estimación para flujos en los que los efectos de la viscosidad son pequeños.

a) Flujos incompresibles y sin rozamiento

Estos flujos cumplen el llamado teorema de Bernoulli, que afirma que la energía mecánica total de un flujo incompresible y no viscoso (sin rozamiento) es constante a lo largo de una línea de corriente. Las líneas de corriente son líneas de flujo imaginarias que siempre son paralelas a la dirección del flujo en cada punto, y en el caso de flujo uniforme coinciden con la trayectoria de las partículas individuales de fluido. El teorema de Bernoulli implica una relación entre los efectos de la presión, la velocidad y la gravedad, e indica que la velocidad aumenta cuando la presión disminuye. Este principio es importante para predecir la fuerza de sustentación de un ala en vuelo.

Ecuación de continuidad: (para flujo estacionario e incompresible, sin fuentes ni sumideros, por evaluarse a lo largo de una línea de corriente).

1) Ley de conservación de la masa en la dinámica de los fluidos:

A₁.v₁ = A₂.v₂ = constante.

Recordar que p = F/A ÞF = p.A

Flujo de volúmen: (caudal).

Φ = A .v [m ³/s]

Ecuación de Bernoulli: (principio de conservación de la energía) para flujo ideal(sin fricción).

p₁ + δ.v₁ ²/2 + δ.g.h₁ = p₂ + δ.v₂ ²/2 + δ.g.h₂ = constante

p₁/δ + v₁ ²/2 + g.h₁ = p₂/δ + v₂ ²/2 + g.h₂

p/ δ = energía de presión por unidad de masa.

g.h = energía potencial por unidad de masa.

v ²/2 = energía cinética por unidad de masa.

Ecuación de Bernoulli para flujo en reposo: v₁ = v₂ = 0

p₁ + δ.g.h₁ = p₂ + δ.g.h₂