Resumen de Mecánica de Fluidos - Hidrodinámica e Hidroestática PDF

Clase: Mecánica de Fluidos - Hidrodinámica e Hidroestática ========================================================== Introducción: ------------- La mecánica de fluidos es una rama de la física que estudia el comportamiento de líquidos y gases en reposo (hidroestática) y en movimiento (hidrodinámi...

Clase: Mecánica de Fluidos - Hidrodinámica e Hidroestática ========================================================== Introducción: ------------- La mecánica de fluidos es una rama de la física que estudia el comportamiento de líquidos y gases en reposo (hidroestática) y en movimiento (hidrodinámica). Es esencial para aplicaciones como la ingeniería civil, ambiental, mecánica e incluso la meteorología. Hoy exploraremos conceptos clave que sustentan estas áreas. 1. Propiedades de los fluidos: ------------------------------ Los fluidos se caracterizan por propiedades como densidad (ρ), viscosidad (μ), y presión (P). \- Densidad (ρ): Masa por unidad de volumen (ρ = m/V), medida en kg/m³. \- Viscosidad (μ): Resistencia interna al flujo, clave para estudiar la hidrodinámica. \- Presión (P): Fuerza ejercida por unidad de área (P = F/A), medida en pascales (Pa). 2. Hidrostática: ---------------- La hidrostática estudia fluidos en reposo. Los principios clave incluyen: \- Ley de Pascal: En un fluido en equilibrio, un cambio en la presión se transmite uniformemente en todas las direcciones. Ejemplo: Prensas hidráulicas. \- Principio de Arquímedes: Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza hacia arriba igual al peso del fluido desplazado (Fb = ρfluido · g · Vsub). Aplicación: Diseño de barcos y submarinos. Ejemplo práctico: Un objeto de 5 kg desplazando 0.002 m³ de agua. ¿Flotará? El empuje Fb = ρagua · g · Vsub = 1000 · 9.81 · 0.002 = 19.62 N, menor que su peso (5 kg · 9.81 = 49.05 N). El objeto se hundirá. 3. Hidrodinámica: ----------------- Estudia fluidos en movimiento y utiliza ecuaciones como: \- Ecuación de continuidad: A₁v₁ = A₂v₂. Indica que el caudal es constante en un sistema cerrado. Ejemplo: En una tubería, si el diámetro se reduce, la velocidad del fluido aumenta. \- Ecuación de Bernoulli: P + ½ρv² + ρgh = constante. Relaciona presión, velocidad y altura. Aplicación: Aerodinámica y diseño de sistemas hidráulicos. Conclusión: ----------- La mecánica de fluidos es crucial en múltiples campos. La comprensión de la hidroestática ayuda a resolver problemas relacionados con presión y flotación, mientras que la hidrodinámica permite analizar sistemas complejos en movimiento. En la próxima clase, profundizaremos en aplicaciones prácticas como sistemas de riego y modelado de ríos.