Conceptos Basicos De Fluidos

Índice

Contenido pág.

 Masa……………………………………………………………………3

 Fluidos………………………………………………………………….3

 Peso especifico……………………………………………………......5

 Densidad absoluta ……………………………………………………5

 Densidad relativa………………………………………………………6

 Volumen………………………………………………………………...7

 Volumen especifico……………………………………………………7

 Viscosidad………………………………………………………………8

 Viscosidad dinámica…………………………………………………...9

 Viscosidad cinemática…………………………………………………10

 Viscosidad relativa……………………………………………………...10

 Flujo comprensible………………………………………………….......11

 Flujo incomprensible……………………………………………………12

 Flujo bidimensional………………………………………………….......13

 Flujo unidimensional…………………………………………………….14

 Flujo tridimensional……………………………………………………...14

 Flujo interno………………………………………………………………15

 Flujo externo………………………………………………………………16

 Fuerzas de superficie…………………………………………………….16

 Fuerzas másicas……………………………………………….………….17

 Esfuerzos de corte…………………………………………………………17

 Flujo viscoso…………………………………………………………….....18

 Flujo no viscoso……………………………………………………………18

 Flujo laminar…………………………………………………………….....19

 Flujo turbulento………………………………………………………….....20

 Fluido estático………………………………………………………………20

 Fluido dinámico…………………………………………………………….21

CONCEPTOS BÁSICOS EN MECÁNICA DE FLUIDOS

La mecánica de fluidos es el estudio del comportamiento de los fluidos ya sea en reposo o en movimientos. Los fluidos son fases o líquidos.

Entre estos conceptos están:

1) Masa

Es la cantidad de material que tiene un objeto. La masa permanece siendo la misma, sin importar la cantidad de fuerza que se le imponga. Esto hace que masa sea diferente a peso, pues el peso depende tanto de la cantidad de masa como de gravedad. Esto significa que, aunque un elefante pese menos en la luna, su masa continúa siendo la misma.

Es la propiedad que tiene un cuerpo de fluido, es la medida de la inercia o resistencia a cambiar el movimiento de este. También la medida de la cantidad de fluido; es representado por la letra m.

2) Fluidos:

No tiene forma propia, se adapta al recipiente tienen resistencia a la velocidad de deformación

Líquidos: conservan el volumen (“incompresibles”) presentan una superficie libre

Gases: no tiene volumen, ocupan todo el recipiente

Se llaman fluidos al conjunto de sustancias donde existe entre sus moléculas poca fuerza de atracción, cambiando su forma, lo que ocasiona que la posición que toman sus moléculas varía, ante una fuerza aplicada sobre ellos, pues justamente fluyen. Los líquidos toman la forma del recipiente que los aloja, manteniendo su propio volumen, mientras que los gases carecen tanto de volumen como de forma propios. Las moléculas no cohesionadas se deslizan en los líquidos, y se mueven con libertad en los gases. Los fluidos están conformados por los líquidos y los gases, siendo los segundos mucho menos viscosos (casi fluidos ideales).

Los fluidos son compresibles pues su volumen se reduce al ser comprimidos o presionados. Sin embargo son fluidos no compresibles los que soportan la fuerza de compresión del mismo modo que los cuerpos sólidos. Los líquidos sufren escasa deformación a la compresión, mientras que los gases son fluidos compresibles, estudiados por la termodinámica.

Todos los fluidos son viscosos, pero los líquidos lo son más que los sólidos. Los fluidos reales poseen fuerzas de rozamiento entre capas contiguas, por lo cual si se aplica una fuerza en una capa, ésta se desliza arrastrando a las demás.

Aplicado a otras situaciones como al uso del lenguaje, se dice por ejemplo que una persona tiene una conversación fluida, cuando posee mucho vocabulario, de fácil comprensión, y puede expresarse con soltura, espontaneidad y sin titubeos (las palabras fluyen por sus labios sin obstáculos).

3) Peso especifico

El peso específico de una sustancia es el peso de la unidad de volumen. Corresponde a la fuerza con que la tierra atrae a una unidad de volumen.

Se obtiene dividiendo un peso conocido de la sustancia entre el volumen que ocupa. Llamado p al peso y V al volumen

Las unidades de peso específico son:

4) Densidad absoluta

La densidad absoluta se refiere a la masa de un cuerpo por unidad de volumen. La densidad absoluta es una magnitud que permite diferenciar a los cuerpos y sustancias.

Matemáticamente se expresa por la relación:

La densidad absoluta es una magnitud derivada, porque se obtiene de la combinación de la masa y la longitud

[Densidad absoluta = masa/longitud al cubo].

A la densidad absoluta también se le conoce como masa especifica y se representa por Me*. En el S.I la unidad empleada para medir la densidad absoluta es el kg/m al cubo.No obstante en la vida cotidiana se emplea mas el g/cm al cubo.La equivalencia de dichas unidades es igual a : 1g/cm al cubo=1000kg/m al cubo.

5) Densidad relativa

A densidad relativa o gravedad específica que compara la densidad de una sustancia con la del agua; está definida como el peso unitario del material dividido por el peso unitario del agua destilada a 4ºc. Se calcula con la siguiente fórmula:

Densidad relativa = densidad de la sustancia / densidad del agua.

A la hora de calcular una densidad, se da por hecho que es la densidad absoluta o real, la densidad relativa sólo se utiliza cuando se pide expresamente.

6) Volumen

El volumen es el espacio que ocupan los cuerpos. Los cuerpos geométricos existen en el espacio y son por lo tanto objetos que tienen tres dimensiones (ancho, alto y largo) limitados por una o más superficies.

Si todas las superficies son planas y de contorno poligonal, el cuerpo es un poliedro. Si el cuerpo no está limitado por polígonos, sino por superficies curvadas recibe el nombre de cuerpos redondos.

La fórmula para calcular el volumen de un cuerpo depende de su forma. Para medir el volumen de un cuerpo se utilizan unidades cúbicas, que son: milímetro cúbico, centímetro cúbico, decímetro cúbico y metro cúbico.

7) Volumen especifico

Es el volumen ocupado por unidad de masa de un material. Es la inversa de la densidad, por lo cual no dependen de la cantidad de materia. Ejemplos: dos pedazos de hierro de distinto tamaño tienen diferente peso y volumen pero el peso específico de ambos será igual.

Este es independiente de la cantidad de materia que es considerada para calcularlo. A las propiedades que no dependen de la cantidad de materia se las llama propiedades intensivas; dentro de estas están también por ejemplo el punto de fusión, punto de ebullición, el brillo, el color, la dureza, etc.

8) Viscosidad

La viscosidad es una propiedad distintiva de los fluidos. Está ligada a la resistencia que opone un fluido a deformarse continuamente cuando se le somete a un esfuerzo de corte. Esta propiedad es utilizada para distinguir el comportamiento entre fluidos y sólidos. Además los fluidos pueden ser en general clasificados de acuerdo a la relación que exista entre el esfuerzo de corte aplicado y la velocidad de deformación.

Supóngase que se tiene un fluido entre dos placas paralelas separada a una distancia pequeña entre ellas, una de las cuales se mueve con respecto de la otra. Esto es lo que ocurre aproximadamente en un descanso lubricado. Para que la palca superior se mantenga en movimiento con respecto ala inferior, con una diferencia de velocidades V, es necesario aplicar una fuerza F, que por unidad se traduce en un esfuerzo de corte, ŋ = F / A, siendo A el área de la palca en contacto con el fluido.

Se puede constatar además que el fluido en contacto con la placa inferior, que está

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