Tema 3: Mecánica de Fluidos PDF

Tema 3 : mecánica fluida La mecánica de fluidos es un rama de la física que estudia el comportamiento de los fluidos (líquidos y gases) en reposo (estática) o en movimiento (dinámica). Se basa en conceptos fundamentales como la densidad, la presión y las leyes que rigen los flujos Propiedad fundam...

Tema 3 : mecánica fluida La mecánica de fluidos es un rama de la física que estudia el comportamiento de los fluidos (líquidos y gases) en reposo (estática) o en movimiento (dinámica). Se basa en conceptos fundamentales como la densidad, la presión y las leyes que rigen los flujos Propiedad fundamentales de los fluidos : Densidad (p) : la densidad de un fluido es la masa por unidad de volumen Jugn e mamas = ↑ men Presión (P) : la presión es la fuerza ejercida por unidad de superficie P = * Sa J Pascal (1 = Ne s La presión es una magnitud escalar y actúa de manera uniforme en todas las direcciones dentro de un fluido en reposo Hidrostatique: Los tres principios fundamentales de la hidrostática describer el comportamiento de los fluidos en reposo. 1. Ley de Pascal Es un fluido incompresible y en reposo, una variación de presión aplicada en un punto del fluido se transmite íntegramente y en todas las direcciones P = FA área sobre la que activa fuerza aplicada 2. Ley fundamental de la hidrostática La presión en un fluido aumenta con la profundidad debido al peso de la columna de fluido situada po encima del punto considerado P = Po + pgh es la profundidad en m la acceleración la (9 81 152 10 gravedad m es de , es la densidad del fluido en veg/m3 presión atmosférica (1 , 013. 105 Pa) es la presión a una profundidad h 3. Principio de Arquímedes Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza de empuje vertical dirigida hacia arriba, igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo Fempaje = Pfluido Voumerido & accleración de la gravedad en m/s volumen del fluido desplazado densidad del fluido en vg/m3 fuerza de flotación Note : Un fluido en reposo solo puede ejercer una fuerza normal (perpendicular) a una superficie esto se debe a que, en un fluido inmóvil, las moléculas no se desplazar de marea ordenada y por la tanto, no general fuerzas paraleles (o de fricción) las fuerzas dentro de un fluido en reposo son puramente hidrostáticas y están relacionadas con la presión del fluido, que actúa de manera uniforme en todas las direcciones Hidrodynamica Los tres principios fundamentales de la hidrodynamica describen el comportamiento de los fluidos en movimiento. 1. Ecuación de continuidad Es un fluido incompresible, el caudal volumétrico es constante a lo largo de un tubo de corriente Av = Azt v la velocidad del fluido A es la área de la sección transversal 2. Teorema de Bernoulli En un flujo de fluido incompresible y no viscoso, la energía mecánica total suma de la presión, la energía cinética y la energía potencial gravitatoria) es constante a lo largo de una línea de corriente P + 10v2 + pgh = constante altura relativa (m) accleración de la (9. 81 m/sY) gravedad velocidad del (m/s) fluido densidad del fluido (ng/m3) Presión del Fluido (en Pa) 3. Ley de Poiseuille El caudal volumétrico (Q) de un fluido en flujo laminar dentro de un tubo cilíndrico es proporcional a la diferencia de presión entre los extremos del tubo, e inversamente proporcional a la viscosidad del fluido y a la longitud del tubo. Q =P Q = caudal volumétrico (m2 (s) r = radio del lubo (m) Pr-P = differencia de presión entre los extremos (Pa) N = viscosidad dinánica del Fluido (Pa/s) L longitud del tubo (m) = Caudal volumétrico : medida de la cantidad de fluido que atraviesa una sección determinada por unidad de tiempo. Se expresa en metros cúbicos por segundo (m /s) 3 Q = A. v) velocidad media del fluido (m/s) - área de la sección transversal (m2) - caudal volumétrico (m2/s) Tensión superficial y ley de Laplace Tensión superficial : fuerza por unidad de longitud en la superficie de un fluido debido a la cohesión molecular. Unidad : N/m Ley de Laplace : La presión necesaria para equilibrar la fuerza ejercida por una tensión superficial en una superficie curva es inversamente proporcional al radio de dicha superficie superficial P z = tension radio de la esfera differencia de presión Fuerzas viscosas y aplicaciones Viscosidad ( v ) : mide la resistencia interna al flujo de un fluido Flujo laminar : las líneas de corriente son paralelas Flujo turbulento : las líneas de corriente son desordenados. Este régimen ocurre cuando el numero de Reynolds supera un valor crítico