Hidromecanica

Desarrollo

La Hidromecánica:

Es la rama de la física que se ocupa de las fuerzas que actúan sobre los fluidos (líquidos y gases). La hidromecánica está dividida entre hidrodinámica, que estudia los fluidos en movimiento; y la hidrostática, que estudia los fluidos en reposo.

Los principios de la hidromecánica de líquidos se aplican en el sistema hidráulico, que se ocupa del agua y otros líquidos en reposo o en movimiento.

Hidrodinámica:

Es la ciencia que estudia los fenómenos que se produce cuando un cuerpo está sumergido en un medio líquido y adquiere movimiento. Esta ciencia relacionada a la natación, porque es utilizada en su mecánica, nosotros debemos conocer:

como se desplaza el cuerpo los equilibrios que soporta como aprovechar las fuerzas que influyen en el medio líquido sobre el cuerpo.

Esto nos sirve, para tener una base científica en la cual sustentar los conocimientos que nos permitan conocer la técnica correcta, detectar los errores más comunes y aplicar claves de corrección a los movimientos defectuosos.

Historia de la hidrodinámica:

La mecánica de fluidos o hidrodinámica tiene sus orígenes en la hidráulica tanto en Mesopotamia como en Egipto alrededor del año 400 A.C a lo largo de la historia aparecen inventos e investigadores que aportan mejoras sustanciales en el campo que hoy se denominan mecánica de fluidos; a finales del siglo XLX comienza la unificación entre hidráulicos e hidrodinámicos, la mecánica de fluidos moderna nace con pascal , que en las primeras décadas del siglo xx elaboro la síntesis entre la hidráulica practica y la hidrodinámica teórica.

La hidrodinámica es la parte de la física que estudia el movimiento de los fluidos. Este movimiento está definido por un campo vectorial de velocidades correspondientes a las partículas del fluido y de un campo escalar de presiones, correspondientes a los distintos puntos del mismo. Existen diversos tipos de fluidos:

• Flujo de fluidos a régimen permanente o intermitente: aquí se tiene en cuenta la velocidad de las partículas del fluido, ya sea esta cte. o no con respecto al tiempo.

• Flujo de fluidos compresible o incompresible: se tiene en cuenta a la densidad, de forma que los gases son fácilmente compresibles, al contrario que los líquidos cuya densidad es prácticamente cte. en el tiempo.

• Flujo de fluidos viscoso o no viscoso: el viscoso es aquel que no fluye con facilidad teniendo una gran viscosidad. En este caso se disipa energía.

• Viscosidad cero: significa que el fluido fluye con total facilidad sin que haya disipación de energía. Los fluidos no viscosos incompresibles se denominan fluidos ideales.

• Flujo de fluidos rotacional: es rotaciones cuando la partícula o parte del fluido presenta movimientos de rotación y traslación. I rotacional es cuando el fluido no cumple las características anteriores.

• Otro concepto de importancia en el tema son las líneas de corriente que sirven para representar la trayectoria de las partículas del fluido. Esta se define como una línea trazada en el fluido, de modo que una tangente a la línea de corriente en cualquier punto sea paralela a la velocidad del fluido en tal punto. Dentro de las líneas de corriente se puede determinar una región tubular del fluido cuyas paredes son líneas de corriente. A esta region se le denomina tubo de flujo.

Ecuación fundamental de la dinámica de los fluidos: Para llegar a ella se trata que sobre un fluido actúan dos tipos de fuerzas: las de presión, por las que cada elemento de fluido se ve afectado por los elementos rodantes, y las fuerzas exteriores que provienen de un campo conservativo, de potencial V.

Ecuación de continuidad: Esta expresión expresa la idea de que la masa de fluido que entra por el extremo de un tubo debe salir por el otro extremo. En un fluido en movimiento, las moléculas poseen una velocidad determinada, de forma que para conocer el movimiento del fluido, hace falta determinar en cada instante su correspondiente campo de velocidades. En dicho campo es donde se obtiene el llamado tubo de corriente. El tubo de corriente es, por tanto, el espacio limitado por las líneas de corriente que pasan por el contorno de una superficie, situada en el seno de un líquido. Para obtener la expresión de continuidad hay que partir de un elemento de volumen en forma de paralelepípedo de elemento de volumen dV, y lados dx, dy y dz.

Tratamos una pequeña masa de fluido que se mueve en un tubo. En la posición 2, con una sección de valor A2, el fluido tiene una rapidez v2 y una densidad 2.Corriente abajo en la posición A las cantidades son A1, v1 y 1.

Puesto que ningún fluido puede atravesar las paredes del tubo, entonces el gasto másico debe ser el mismo entre los dos puntos.Matemáticamente:A2 v2 2 = 1 A1 v1Esta ecuación es una particularidad de la ecuación de continuidad y está definida para el caso de fluidos incompresibles, es decir de densidad constante y estacionaria, por tanto, la velocidad en cada punto es siempre la misma, aunque varíe de unos puntos a otros.

Ecuación de bernuilli: Para el caso de un flujo irracional a régimen permanente de un fluido incompresible no viscoso, es posible caracterizar el fluido en cualquier punto de su movimiento si se especifica su rapidez, presión y elevación. Estas tres variables se relacionan con la ecuación de Bernuilli (1700-1782). En este caso hay que tener en cuenta dos consideraciones: Siempre que un fluido se desplace en un tubo horizontal y se encuentre en una región donde se reduce la sección transversal entonces hay una caída de presión del fluido. Si el fluido se somete a un aumento en su elevación, entonces la presión en la parte inferior es mayor que la presión en la parte superior. El fundamento de esta afirmación es el estudio de la estática de fluidos. Esto es verdad siempre y cuando no cambie la sección transversal del tubo.

La ecuación de Bernuilli se postula como: “en dos puntos de la línea de corriente en un fluido en movimiento, bajo la acción de la gravedad, se verifica que la diferencia de las presiones hidrodinámicos es igual al peso de una columna de fluido de base unidad y altura la diferencia entre los dos puntos”. La ecuación de Bernuilli tiene las siguientes propiedades: modificar la altura significa una compensación en la variación de la presión o en la velocidad La velocidad en un tubo de sección cte. es también constante. El principio. De conservación de energía permite utilizar la ecuación en tubos rectos y de sección transversal

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