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8/7/2019 CARACTERISTICA FLUIDOS
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FLUIDOS
HIDRAULICA I
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CONTENIDO� Características de los fluidos
� Densidad� Presión
� Tensión superficial
� Presión
� Cohesión
� Adherencia
� Variación de la presión en un fluido en reposo
� Flotabilidad y principio de Arquímedes
� Fluidos en movimiento
� La ecuación de continuidad
� Ecuación de Bernoulli
� Aplicaciones de la ecuación de Bernoulli
± Movimiento de un fluido con velocidad constante
± Flujo de salida de un tanque
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Características de los fluidos� No resiste a la deformación, ofrece
resistencia pequeña o nula a las fuerzas
cortantes.
� Es completamente deformable, toma la
forma de su recipiente.
� La fuerza sobre él, que debe ser normal a la
superficie
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DensidadLa densidad media, V, se define como:
V
M !
La relación entre la densidad de cualquier líquido y la
densidad del agua se llama gravedad específica.
Fluido Densidad (kg/m3)
Núcleo del Sol 1.6 x 105
Mercurio líquido 13.6 x 103
Núcleo de la Tierra 9.5 x 103
Glicerina 1.26 x 103
Agua 1.00 x 103
Un buen aceite de oliva 0.92 x 103
Alcohol etílico 0.79 x 103
Aire a nivel del mar 1.29
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PresiónLa presión se define como la fuerza por unidad de área, que
actúa perpendicularmente a una superficie:
A
F p !
Bajo la influencia de la gravedad, la presión varía como funciónde la profundidad. Suponga una pequeña área (A en un punto r,
y calculemos el límite cuando (Ap 0. Representamos con (F
la fuerza perpendicular a esta área, tenemos
dA
dF
A
F p
A!
(
(!
p( 0lim
(F (A
r
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� Cohesion
� Adherencia
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Variación de la presión en un
fluido en reposo
Un cilindro delgado imaginario
de fluido se aísla para indicar
las fuerzas que actúan sobre él,manteniéndolo en equilibrio
F hacia arriba = (p + (p)A
F hacia abajo = pA + ((m)g = pA + V (A (y)g
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�La presión es independiente de la posición horizontal�Principio de Pascal: el mismo cambio de presión aplicada
a cualquier punto en un fluido en reposo, se transmite a
cada una de sus partes.
Es fácil llegar a:
O sea: p = p0 + Vg y
g
y
pV!
(
(
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Flotabilidad y principio de
Arquímedes
F neta
= F hacia abajo F hacia arriba
= VghA Vwg yA
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Podemos interpretar la diferencia entre el peso del bloque y la
fuerza neta como la fuerza de flotación hacia arriba:
F flot = F g ± F neta
Cuando el bloque está parcialmente sumergido, se tiene:
F flot = Vwg yACuando el bloque está totalmente sumergido, se tiene:
F flot = VwghA = VwgV
El principio de Arquímedes establece que:La fuerza de flotación sobre un objeto sumergido es igual al
peso del líquido desplazado.
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Aplicación de la ley de Pascal
La presión atmisférica
equilibra la presión de la
columna de mercurio.Entonces:
P 0 = VHggh
Al nivel del mar y a 0o C
h = 0.760 m, entonces
P 0 = 1.013 x 105 Pa
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Fluidos en movimiento
Nos concentraremos en el flujo estable, es decir, en el
movimiento de fluido para el cual v y p no dependen del
tiempo. La presión y la velocidad pueden variar de un punto a
otro, pero supondremos que todos los cambios son uniformes.
Un gráfico de velocidades se llama diagrama de línea de flujo.
Como el de la siguiente figura.
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Emplearemos las siguientes hipótesis:
1. El fluido es incomprensible.
2. La temperatura no varía.
3. El flujo es estable, y entonces la velocidady la presión no dependen del tiempo.
4. El flujo no es turbulento, es laminar.
5. El flujo es irrotacional, de modo que nohay circulación.
6. El fluido no tiene viscosidad.
SIMPLIFICACIONES
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La ecuación de continuidad
Considere el siguiente
tubo de flujo. De acuerdo
a la conservación de la
masa, se tiene:
V1v1 A1 =V2v2 A2
Si nos restringimos a fluidos
incomprensibles, entonces V1
=V2 y se deduce que
v1 A1 = v2 A2
El producto (velocidadperpendicular a un área) x
(área) es el flujo, *.
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Ecuación de BernoulliDado que W neto = (K + (U , se puede llegar a
2
2
221
21
2
121
1 ghvpghvp VVVV !
En otras palabras:
constante2
2
1! ghvp VV
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La ecuación de Bernoulli establece
que la suma de la presión, (p), la
energía cinética por unidad de
volumen (1/2 V v2) y la energíapotencial gravitacional por unidad de
volumen (V g y) tiene el mismo valor
en todos los puntos a lo largo de una
línes de corriente.
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El tubo de Venturi
¼¼½
»
¬¬«
¹¹º
¸©©ª
¨! 1
2
12
2
12
121A
Avpp V
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Ley de Torricelli
ghv 2!