Fluidos y Presión en Física

Fluidos

• Un fluido es una sustancia que se deforma y se desplaza bajo la aplicación de una fuerza.
• Los líquidos, gases y vapores, que son gases condensables por la presión, son fluidos.
• La presión es una fuerza perpendicular a una superficie.
• La unidad de presión en el sistema internacional es el Pascal (Pa), que equivale a N/m2.

Densidad

• La densidad es la masa por unidad de volumen.
• La densidad se representa con la letra griega ρ, y sus unidades son kg/m3.
• Los fluidos generalmente tienen densidades menores que los sólidos, excepto metales líquidos como el mercurio o el galio, y metales fundidos.

Presión en Fluidos

• Los fluidos adoptan la forma del recipiente que los contiene, ejerciendo presiones sobre las paredes.
• En los líquidos, la presión proviene del peso propio del líquido y la presión atmosférica, variando con la profundidad.
• La presión atmosférica disminuye con la altitud.
• La presión en un líquido aumenta con la profundidad.

Principio de Pascal

• La prensa hidráulica ilustra el principio de Pascal.

Principio de Arquímedes

• El principio de Arquímedes establece que un cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje hacia arriba igual al peso del volumen del fluido desplazado.
• Este empuje, llamado empuje hidrostático o de Arquímedes, se mide en newtons (N).
• El empuje se calcula como E = ρfVg, donde ρf es la densidad del fluido, V el volumen desplazado, g la aceleración de la gravedad y m la masa.

Ecuación de Continuidad

• La ecuación de continuidad es una consecuencia de la ley de conservación de la materia aplicada a fluidos ideales.
• Para ser considerado un fluido ideal, debe cumplir con las siguientes características:
  • Flujo constante: todas las partículas tienen la misma velocidad.
  • Flujo irrotacional: no hay remolinos.
  • Flujo incompresible: la densidad es constante.
  • Flujo no viscoso: no hay fricción interna.
• La ecuación de continuidad establece que la cantidad de masa que entra en un intervalo de tiempo es igual a la cantidad que sale, es decir, el caudal de entrada es igual al caudal de salida.

Ecuación de Bernoulli

• La ecuación de Bernoulli describe la conservación de la energía en un fluido en movimiento.
• Describe la relación entre la presión, la velocidad y la altura del fluido.
• La ecuación de Bernoulli se aplica a fluidos ideales que cumplen las mismas características que la ecuación de continuidad.
• En un fluido ideal, las zonas donde el fluido se mueve más rápido tienen menos presión que las zonas donde se mueve más lento.
• Para que aumente la velocidad en un fluido, se requiere una presión más alta detrás del fluido que delante de él.
• La ecuación de Bernoulli se basa en la segunda ley de Newton, que relaciona la conservación del momento lineal al fluido a través de la tubería.