Clase 1 – Hidrostática Propiedades Mecánicas de los Fluidos en Reposo - Hidrostática
Enviado por Gerson Moisés Martínez Acuña • 9 de Noviembre de 2017 • Documentos de Investigación • 2.242 Palabras (9 Páginas) • 272 Visitas
Clase 1 – Hidrostática
Propiedades Mecánicas de los Fluidos en Reposo - Hidrostática
SISTEMAS DE UNIDADES Y HOMOGENEIDAD DIMENSIONAL
Las unidades son escalas arbitrarias para poder dar un valor cuantitativo a un ente que puede ser medido. En el mundo encontramos siete magnitudes fundamentales con sus respectivas unidades: masa - kilogramo, longitud - metro, tiempo - segundo, temperatura – grado Kelvin, intensidad de corriente eléctrica - Amperio, intensidad luminosa - candela y cantidad de sustancia - mol. Estas dimensiones no puede ser definidas de otras más simples, igualmente sus unidades, y sirven de base para la definición de otras dimensiones.
Sin embargo existen otras dimensiones derivadas tales como: velocidad, fuerza, presión, viscosidad, trabajo y potencia. Cada una de estas dimensiones puede ser definida a partir de las unidades fundamentales al reemplazarlas en sus ecuaciones de definición. En la tabla 2 se muestra algunas unidades derivadas con sus unidades en el Sistema Internacional y sus equivalencias en términos de kilogramo, metro y segundo.
Tabla 1 – Dimensiones derivadas y sus unidades
Dimensión | Ecuación Definición | Unidades SI | Abreviación (kg, m, s) |
Velocidad v | [pic 3] | Metro/segundo | m/s |
Aceleración a | [pic 4] | Metro/segundo2 | m/s2 |
Fuerza F | [pic 5] | Newton (N) | Kg m/s2 |
Presión P | [pic 6] | Pascal (Pa) | Kg/ m s2 |
Trabajo W | [pic 7] | Joule (J) | Kg m2/s2 |
Potencia W | [pic 8] | Watt (W) | Kg m2/ s3 |
Viscosidad μ | [pic 9] | Pascal. Segundo (Pa.s) | Kg/m s |
Densidad ρ | [pic 10] | Kilogramo/metro3 | Kg/m3 |
Peso Específico γ | [pic 11] | Newton/metro3 (N/m3) | Kg/m2 s2 |
FLUIDOS
Son toda la materia que al ser expuesto a una fuerza mecánica sufren una modificación en la posición de sus moléculas, es decir al ser afectados por una fuerza sus moléculas se mueven en el espacio lo cual se manifiesta con el flujo del fluido. Además los fluidos son todas las sustancias que no presentan una forma definida para su volumen, adaptándose al recipiente que los contiene. Los dos estados de agregación de la materia que corresponden a fluidos son los estados líquido y gaseoso/vapor.
DENSIDAD
Es “la cantidad de masa por unidad de volumen de una sustancia”, matemáticamente es definida en la ecuación 1. La densidad es una medida de la conpactabilidad de las sustancias, cuando una sustancia tiene mayor densidad entonces es más compacto, sus moléculas están más íntimamente juntas. La unidad en el SI es el kilogramo/metro cúbico (kg/m3).
[pic 12] [pic 13] (1)
Donde:
ρ : densidad (kg/m3)
m: masa de un cuerpo (kg)
V: volumen de un cuerpo (m3)
V : volumen específico (m3/kg)
La densidad permite diferenciar a los fluidos en compresibles e incompresibles. Un fluido compresible representa un fluido cuyo volumen puede ser comprimido y por tanto su densidad puede cambiar, están conformados por los gases y los vapores, donde su densidad puede predecirse a partir de la ecuación de gas ideal (ecuación 2), lo que significa que la densidad de los fluidos compresibles depende de la presión y la temperatura del sistema.
[pic 14] donde [pic 15] (2)
Donde:
ρ : densidad (kg/m3)
P: presión absoluta del sistema (kPa)
R: constante específica de gas ideal para una sustancia (kPa m3/kg K)
Ru: constante universal de gas ideal (8,314 kPa m3/kg K)
T : temperatura absoluta del gas (K)
PM: peso molecular del fluido compresible (kg/kmol)
Los fluidos incompresibles son sustancias cuyo volumen no puede ser cambiado para una determinada cantidad de masa, por ello la densidad de estos fluidos es aproximadamente constante. Los líquidos tienen un comportamiento muy aproximado a fluidos incompresibles, la presión no genera cambios significativos en la densidad de estos fluidos, sin embargo la temperatura es el principal factor que puede generar cambios en la densidad de un líquido.
...