mecÁnica de fluidos. estados de la materia sÓlidos lÍquidos gases fluidos: ¿por quÉ?

MECÁNICA DE FLUIDOS

ESTADOS DE LA MATERIA

• SÓLIDOS

• LÍQUIDOS

• GASES

FLUIDOS:¿POR QUÉ?

SÓLIDOS:• forma y volumen propios• ante la aplicación de una fuerza externa:

– se mueven– se deforman

FLUIDOS:• forma del recipiente que los contiene• ante la aplicación de una presión externa:

– se mueve FLUYE– su superficie puede deformarse

según cómo se aplica

según cómo se aplica

DENSIDAD

PRESIÓN

FLUIDOS EN REPOSO

VARIACIÓN CON LA PROFUNDIDAD

MEDIDA

MANÓMETRO

FLUJO

ECUACIÓN DE CONTINUIDAD

VISCOSIDAD

HIDROSTÁTICA

LA DENSIDAD

Una de las propiedades físicas de la materia y que caracteriza a cada sustancia es la densidad, que es la masa que posee un cuerpo por unidad de volumen.

v

m

Vvolumen

mmasadensidad

)(

)()(

MATERIAL DENSIDADALUMINIO 2.7COBRE 8.9ACERO 7.8ORO 19.3PLATA 10.5AGUA 1.0AGUA DE MAR 1.03GLICERINA 1.29MERCURIO 13.6AIRE 1.3 X 10-3

HELIO 0.18 X 10-3

La relación entre la fuerza que se aplica perpendicularmente a una superficie y el área de la misma se conoce como presión (P), es decir, es la fuerza aplicada (F) por unidad de área (A)

)(

)()(

áreaA

fuerzaFpresiónP

PRESIÓN

P = F cos α / A

Unidades:

[P] = N / m2 (pascal)

[P] = dinas / cm2 (baria)

A

F

α

Pacm

dina1.01

2

En el sistema cgs la presión se expresa en dinas

2cm

dina

F cos α F cos α

PRESIÓN =A

F

45º

¿CUÁNTO VALE EN CADA CASO?

F

F

F

VARIACIÓN de la PRESIÓN con la PROFUNDIDAD

P = P0 + gh

Presión a una profundidad h

PRESIÓN HIDROSTÁTICA

¿CUÁNTO VALE LA PRESIÓN EN EL FONDO EN CADA CASO?

1 m

10 cm

1 m

1 m

1 m

10 cm

2 m

P = h g

PRINCIPIO de PASCAL

El anterior efecto se conoce como Principio de Pascal, formulado por el matemático francés Blaise Pascal, quien lo enuncio así:

La presión que se ejerce en cualquier fluido confinado y en reposo, se transmite en todas las direcciones y con la misma intensidad. Este es ampliamente aplicado para la construcción de máquinas multiplicadoras de fuerza como el gato hidráulico, elevador de autos y silla de odontólogo.

PRINCIPIO de ARQUÍMEDES

Si alguna vez has intentado levantar a una persona en una piscina, que observas?Habrás notado que aparentemente pesa menos. Esto se debe a que el fluido, en este caso el agua, ejerce sobre el cuerpo una fuerza vertical hacia arriba llamada empuje.El matemático y físico griego Arquímedes propuso una relación entre el empuje y el peso del líquido desalojado por un cuerpo cuando este se halla parcial o totalmente sumergido en un fluido. El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.

Matemáticamente el empuje E lo expresamos como:

JgVE sf

ˆ

Densidad del fluido

Volumen sumergido

gravedad

Presión atmosférica:

es la que ejerce la atmósfera o aire sobre la Tierra

es el peso de la masa de aire por unidad de superficie

Experiencia de Torricelli

¿Por qué el mercurio no descendió más?

Presión atmosférica normal:es equivalente a la ejercida por una columna de mercurio de

• 76 cm de altura

• a 0ºC y

• a nivel del mar

• a 45 º de latitud (eso implica g “normal”)

Patm= Hg g h Hg = 13,6 g/cm3 . 980 cm/s2 . 76cm =

= 1,01293 106 dina/cm2 = 101.293 N/m2 = 101.293 Pa = 1 atm

PatmVacìo Vacio

Manómetro de tubo abierto

P=Patm+.h

Manómetro de tubo cerrado

P=. h

Barómetro de Fortín

Patm=.h

PresiónP

PresiónP hh

h

Referencia

Escala

MEDICIÓN DE PRESIÓN

• La presión atmosférica ha sido determinada en más de un kilo por centímetro cuadrado de superficie pero, sin embargo, no lo notarnos (motivo por el cual, por miles de años, los hombres consideraron al aire sin peso).

¿Cómo es que los animales y las personas que están en la Tierra pueden soportar tamaña presión?