MECÁNICA DE FLUIDOS

I.E. ROBERTO VELANDIA. MOSQUERA- CUNDINAMARCA[pic 1][pic 2]

GUÍA DIDÁCTICA N.º 1         FECHA DE ENTREGA: 27 de Agosto de 2020

DOCENTE: OSCAR DAVID GALEANO ROMERO

MECÁNICA DE FLUIDOS

Lea cuidadosamente los siguientes 12 conceptos que resumen en buena medida la unidad de fluidos. En caso de requerir ampliar la información para la comprensión de los mismos lo puede hacer a través de internet, digitando cada uno de ellos en el buscador o en libros de física.

1. FLUIDO: es una clase de materia que se caracteriza por que puede escurrir fácilmente y toma la forma del recipiente que lo contenga (gas y líquido).

2. CARACTERÍSTICAS DE UN FLUIDO:        

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3. LA DENSIDAD de una sustancia (ρ) es una propiedad de la materia, que representa la masa contenida en la unidad de volumen. Su valor se determina dividiendo la masa de la sustancia entre el volumen que ocupa:[pic 4]

4. PESO ESPECÍFICO de una sustancia también es una propiedad característica, su valor se determina dividiendo su peso entre el volumen que ocupa.

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5. PRESIÓN: llamamos presión a la razón que existe entre la fuerza aplicada y la superficie o área ( A ó S) sobre la que se aplica. Al disminuir el área o superficie aumentará la presión.

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6. PRESIÓN HIDROSTÁTICA:en líquidos se determina por la altura del líquido, entre más alto, mayor presión tendrá hacia la base del recipiente. Con la siguiente fórmula se puede calcular la presión en función de la densidad, la gravedad y la altura de la columna. Donde Ph= presión hidrostática; ρ = densidad; g= gravedad; h= altura o profundidad; Pe = peso específico; P0 = presión atmosférica del lugar

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7. PRINCIPIO DE PASCAL: El gas y el líquido, aunque los dos sean fluidos hay una diferencia importante entre los dos, mientras que los líquidos no se pueden comprimir, los gases sí. Esto se puede comprobar fácilmente con una jeringa, llénala de aire, empuja el émbolo y verás cómo se comprime el aire que está en su interior, a continuación, llénala de agua (sin que quede ninguna burbuja de aire) observarás que por mucho esfuerzo que hagas no hay manera de mover el émbolo, los líquidos son incompresibles.

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Esta incompresibilidad de los líquidos tiene como consecuencia el principio de Pascal, que dice que si se hace presión en un punto de la masa de un líquido esta presión se transmite a toda la masa del líquido.

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Como puedes ver en esta experiencia si se hace presión con la jeringa en un punto del líquido que contiene la esfera, esta presión se transmite y hace salir el líquido a igual presión por todos los orificios.

8. PRESA HIDRÁULICA O GATO HIDRÁULICO:La prensa hidráulica es una máquina que permite amplificar fuerzas. Su aplicaciones se pueden ver en el funcionamiento de elevadores, frenos y otros mecanismos;  que nos permite entender y aplicar el Principio de Pascal. Está constituida por dos cilindros comunicados entre sí, ambos están llenos de algún líquido, dos émbolos se ajustan en cada cilindro hasta estar en contacto con el líquido.  Al ejercer una fuerza en el émbolo de menor tamaño la presión se transmitirá a todo el líquido, generando una fuerza igual en el cilindro con el émbolo de tamaño mayor. La presión ejercida en el émbolo 1 se transmitirá al émbolo 2, así pues, P1 = P2 y por tanto:

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En la fórmula de la prensa hidráulica, F y S representan la fuerza y la superficie respectivamente. Como S2 es grande, la fuerza obtenida en ese émbolo F2 también lo será; es decir entre más grande sea S2 más grande será también la fuerza F2  y viceversa.

9. PRESIÓN ATMOSFÉRICA Y BARÓMETROS:La atmósfera de la Tierra está constituida por gases como nitrógeno y oxígeno principalmente. Existen en ella otros gases en mucho menor proporción, como dióxido de carbono, vapor de agua,ozono y gases nobles. Esos gases confinados por el campo gravitatorio terrestre ejercen presión, que obviamente disminuye con la altitud sobre la superficie de la Tierra. Esto es lo que llamamos presión atmosférica (Pat). Para comprender el cálculo de la presión atmosférica imaginamos una columna de aire, hasta una altitud donde suponemos termina la atmósfera, se calcula el peso de dicha columna y dividimos por el área de la columna. La principal diferencia es que la densidad del aire no es constante y las condiciones de la atmósfera son variables, dependiendo de la humedad y la temperatura, por lo que se necesitan métodos matemáticos más poderosos, o una manera de medirla directamente.

Entonces, para medir la presión atmosférica se utiliza un aparato denominado barómetro, que consiste en un capilar de vidrio de unos 800 mm, cerrado en uno de sus extremos y lleno de mercurio, el cual se coloca verticalmente e invertido, de tal manera que su extremo abierto queda bajo la superficie del mercurio en un recipiente, como se muestra en la figura.[pic 14]

El valor estándar de la presión atmosférica a nivel del mar en un día soleado es: Pat= 1,01 x105 Pa ( Pascales)

El mercurio en el capilar desciende un poco y se deposita en el recipiente, dejando prácticamente un vacío en la parte superior del menisco. La columna se equilibra y estabiliza en una altura estándar de 760 mm porque su peso es soportado por la fuerza hacia arriba, que ejerce la acción de la presión atmosférica sobre el mercurio del recipiente. Se concluye, entonces, que la altura de la columna del barómetro determina la presión atmosférica, esto es: Pat= ρmercurio g hmercurio = (13600 kg/m3)(10 m/s2)(0,760m) = 1,01 x 105 pascales

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