Hidrostatica E Hidrodinamica

Hidrostática

La hidrostática tiene como objetivo estudiar los líquidos en reposo. Generalmente varios de sus principios también se aplican a los gases. El término de fluido se aplica a líquidos y gases porque ambos tienen propiedades comunes. No obstante conviene recordar que un gas puede comprimirse con facilidad, mientras un líquido es prácticamente incompresible.

La presión (P) se relaciona con la fuerza (F) y el área (A) de la siguiente forma:

La ecuación básica de la hidrostática es la siguiente:

P = Po + ρgy

Siendo:

P: Presión total

Po: Presión superficial

ρ: Densidad del fluido

g: Intensidad gravitatoria de la Tierra

y: Altura neta

Las características de los líquidos son las siguientes:

• a) Viscosidad. Es una medida de la resistencia que opone un líquido a fluir.

• b) Tensión Superficial. Este fenómeno se presenta debido a la atracción entre moléculas de un líquido.

• c) Cohesión. Es la fuerza que mantiene unidas a las moléculas de una misma sustancia.

• d) Adherencia. Es la fuerza de atracción que se manifiesta entre las moléculas de dos sustancias diferentes en contacto.

• e) Capilaridad. Se presenta cuando existe contacto entre un líquido y una pared sólida, especialmente si son tubos muy delgados llamados capilares.

Hidrodinámica

La hidrodinámica estudia la dinámica de fluidos incompresibles. Etimológicamente, la hidrodinámica es la dinámica del agua,ya que estudia sus movimientos hidraulicos y las fuerzas con las que se ejerse puesto que el prefijo griego "hidro-" significa "agua". Aun así, también incluye el estudio de la dinámica de otros líquidos. Para ello se consideran entre otras cosas la velocidad, presión, flujo y gasto del fluido.

Para el estudio de la hidrodinámica normalmente se consideran tres aproximaciones importantes:

• Que el fluido es un líquido incompresible, es decir, que su densidad no varía con el cambio de presión, a diferencia de lo que ocurre con los gases.

• Se considera despreciable la pérdida de energía por la viscosidad, ya que se supone que un líquido es óptimo para fluir y esta pérdida es mucho menor comparándola con la inercia de su movimiento.

• Se supone que el flujo de los líquidos es en régimen estable o estacionario, es decir, que la velocidad del líquido en un punto es independiente del tiempo.

La hidrodinámica tiene numerosas aplicaciones industriales, como diseño de canales, construcción de puertos y presas, fabricación de barcos, turbinas, etc.

Daniel Bernoulli fue uno de los primeros matemáticos que realizó estudios de hidrodinámica.

Características y leyes generales

La hidrodinámica o fluidos en movimientos presenta varias características que pueden ser descritas por ecuaciones matemáticas muy sencillas. Entre ellas:

Ley de Torricelli: si en un recipiente que no está tapado se encuentra un fluido y se le abre al recipiente un orificio la velocidad con que caerá ese fluido será:

La otra ecuación matemática que describe a los fluidos en movimiento es el número de Reynolds:

donde d es la densidad v la velocidad D es el diámetro del cilindro y n es la viscosidad dinámica.

Caudal

El caudal o gasto es una de las magnitudes principales en el estudio de la hidrodinámica. Se define como el volumen de líquido que fluye por unidad de tiempo . Sus unidades en el Sistema Internacional son los m3/s y su expresión matemática:

Esta fórmula nos permite saber la cantidad de líquido que pasa por un conducto en cierto intervalo de tiempo o determinar el tiempo que tardará en pasar cierta cantidad de líquido.

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