Apuntes De Balance De Momentum

UNIDAD 1.BALANCE DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO.

CONCEPTOS BASICOS

Definición de fluido.

Hipótesis del continuo

Propiedades físicas de un fluido

Densidad

Peso especifico

Volumen especifico

Viscosidad

Viscosidad cinemática

Tensión superficial

Propiedades termodinámicas de un fluido

Compresibilidad térmica

Fluido compresible

Fluido incompresible

CONCEPTOS BASICOS

Existen tres estados de agregación de la materia: sólido, líquido y gas (a temperaturas muy elevadas también existe el plasma). Cuando las sustancias se encuentran en estado líquido o gas reciben el nombre de fluido. La principal diferencia entre un sólido y un fluido se hace en base a la capacidad de la sustancia para oponer resistencia a un esfuerzo cortante o tangencial el cual provoca una deformación en la forma de la sustancia.

Un sólido puede presentar una resistencia total a la deformación a diferencia de un fluido el cual se deforma continuamente. En un sólido el esfuerzo es proporcional a la deformación, no así en los fluidos en donde la deformación es proporcional a una razón de deformación. Cuando se aplica un esfuerzo cortante constante, para el caso del sólido se deformara hasta un cierto ángulo fijo y dejara de deformarse, en un fluido nunca se dejara de deformar generando con ello una razón de deformación.

Considere un trozo de goma colocado entre dos placas a la cual se le aplica un esfuerzo de corte provocado por el deslizamiento de la placa superior con una fuerza F (figura 1).

El ángulo de deformación α (llamado deformación por esfuerzo cortante o desplazamiento angular) aumenta en proporción a la fuerza aplicada F. En el equilibrio la fuerza neta que actúa sobre la placa en la dirección horizontal debe ser cero, y por consiguiente, una fuerza igual y opuesta a F la cual debe de estar actuando sobre la placa.

Esta fuerza de oposición se desarrolla en la interfaz placa-hule, debida a la fricción y se expresa como F=τA, en donde τes el esfuerzo de corte y A es el área de contacto entre la placa superior y el hule.

Si se aplica este experimento a un fluido (dos placas paralelas colocadas en una masa grande de agua), la capa de fluido en contacto con la placa superior se movería con la placa de forma continua a la velocidad de ella, sin importar lo pequeña que sea la fuerza F. La velocidad del fluido disminuye con la profundidad debido a la fricción entre las capas del mismo, llegando acero en la placa inferior.

En la explicación de la definición de fluido se ha ocupado la expresión de “esfuerzo”, recordemos que un esfuerzo es la fuerza por unidad de área y se determina cuando se divide la fuerza entre el área sobre la cual actúa. La componente normal de una fuerza que actúa sobre una superficie, por unidad de área sobre una superficie, por unidad de área, se llama esfuerzo normal, y la componente tangencial de una fuerza que actúa sobre una superficie, por unidad de área, se llama esfuerzo cortante.

NOMBRE DEL ALUMNO: VALERIA PONCE SOLIS

NUMERO DE CONTRO: 12010665 SEMESTRE: 6

ACTIVIDAD: 1.1 FECHA: 26/01/15

A)

Esfuerzo:

Esfuerzo normal:

ESFUERZO DE CORTE:

B)

Esfuerzo normal es aquel que tiene una dirección normal (perpendicular) a la cara sobre la cual actúa; es de tracción, si el esfuerzo hala de la cara (la flecha apunta desde la cara hacia fuera), tratando de separar el elemento en el punto donde está aplicado y en la dirección del esfuerzo y será de compresión, si éste empuja la cara (la flecha apunta hacia la cara), tratando de comprimir el punto en la dirección de dicho esfuerzo. Se representa con las letras ‘σ’ y ‘S’.

El esfuerzo cortante, como su nombre lo dice, tiende a cortar o cizallar el elemento en una dirección tangente a la cara sobre la cual actúa. Se representa con las letras ‘τ’ y ‘Ss’.

Donde: dFn y dFt son las fuerzas infinitesimales normal y tangencial respectivamente

Y dA es el área infinitesimal.

C)

La viscosidad solo se manifiesta en fluidos en movimiento, ya que cuando el fluido está en reposo adopta una forma tal en la que no actúan las fuerzas tangenciales que no puede resistir. Es por ello por lo que llenado un recipiente con un líquido, la superficie del mismo permanece plana, es decir, perpendicular a la única fuerza que actúa en ese momento, la gravedad, sin existir por tanto componente tangencial alguna.

Viscosidad cinemática: Representa la característica propia del líquido desechando las fuerzas que genera su movimiento, obteniéndose a través del cociente entre la viscosidad absoluta y la densidad del producto en cuestión.

CALIFICACIÓN DE LA ACTIVIDAD: ___________

PROFESOR: M.C. GABRIEL RIOS CORTES ___________________________

INVESTIGACIÓN

Fluido: es parte de un estado de la materia la cual no tiene un volumen definido a comparación de un sólido por eso solo se presenta en los estados liquido y gaseoso de la materia, pues adoptan la forma del recipiente que los contiene.

En resumen un fluido es una sustancia que se deforma continuamente cuando es

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