1 Conceptos Basicos, Propiedades
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MECANICA DE FLUIDOS I INTRODUCCION UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO E.P. ING. CIVIL Docente: Ing. Nancy Zevallos Quispe
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MECANICA DE FLUIDOS I
INTRODUCCION
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO
E.P. ING. CIVIL
Docente: Ing. Nancy Zevallos Quispe
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Mecnica de Fluidos
Ing. Nancy Zevallos Quispe
La mecnica de los fluidos es la
ciencia que estudia el
comportamiento mecnico (Cambio
posicional en el tiempo y el espacio )
de los fluidos (en reposo o en
movimiento) y su efecto sobre su
entorno, tal como superficies de
slidos o interfaces con otros fluidos.
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Mecnica de Fluidos
Ing. Nancy Zevallos Quispe
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Fluidos
Ing. Nancy Zevallos Quispe
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Diferencia Entre Un Slido Y Un Fluido
Un slido puede oponer resistencia a un
esfuerzo cortante aplicado por medio de la
deformacin, en tanto que un fluido se deforma
de manera continua bajo la influencia del
esfuerzo cortante, sin importar lo pequeo que
sea. En los slidos, el esfuerzo es proporcional
a la deformacin, pero en los fluidos el esfuerzo
es proporcional a la razn de deformacin. Ing. Nancy Zevallos Quispe
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Fluido Es aquella sustancia que debido a
su poca cohesin intermolecular
carece de forma propia y adopta la
forma del recipiente que lo
contiene, y al ser sometido a un
esfuerzo cortante se deforma
continuamente sin importar la
magnitud de este.
Ing. Nancy Zevallos Quispe
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Un Fluido se divide en lquido y gas
Un liquido ocupa un volumen definido,
independientemente del recipiente que lo
contenga.
Un gas tiende a extenderse y llenar cualquier
recipiente en que se ponga.
Ing. Nancy Zevallos Quispe
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Disposicin de los tomos en fases diferentes
En un slido las molculas se encuentran en
posiciones relativamente fijas,
en la fase lquida, grupos de molculas se
mueven unos respecto a otros y
las molculas se mueven en todas direcciones
al azar en la fase gaseosa. Ing. Nancy Zevallos Quispe
slido lquido gas
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Disposicin de los tomos en fases diferentes
La fase de una muestra de materia: slido,
lquido o gas, es una consecuencia del
espaciamiento y fuerzas intermoleculares
Ing. Nancy Zevallos Quispe
slido lquido gas
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Fluido Las fuerzas intermoleculares son
mayores en los lquidos que en los
gases, por lo que, al variar la presin o
la temperatura los gases cambian
fcilmente su volumen.
La compresibilidad puede usarse para
distinguir los lquidos de los gases; los
gases son mucho mas compresibles
que los lquidos.
Ing. Nancy Zevallos Quispe
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Fluido
Un fluido es un lquido o un gas.
La caracterstica principal de un fluido es su
incapacidad para resistir fuerzas cortantes.
En mecnica de fluidos se estudia el
comportamiento de lquidos y gases, especialmente
los lquidos, en dos condiciones:
Lquidos en reposo: hidrosttica
Lquidos en movimiento: hidrodinmica
Ing. Nancy Zevallos Quispe
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El fluido como medio continuo
Ing. Nancy Zevallos Quispe
Como toda la materia, los fluidos estn
compuestos por un gran nmero de
molculas en permanente movimiento.
Sin embargo, es muy conveniente
descartar la naturaleza atmica de una
sustancia y verla como una materia
homognea y continua, sin agujeros;
es decir, un medio continuo.
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El fluido como medio continuo
Ing. Nancy Zevallos Quispe
Para la mayora de los casos de inters
practico, es posible ignorar la
naturaleza molecular de la materia y
suponerla como continua.
Esta suposicin se denomina modelo
del continuo y se aplica tanto a slidos
como a fluidos.
El modelo del continuo supone que la
estructura molecular es tan pequea
en relacin con las dimensiones
consideradas en problemas de inters
prctico, que se puede ignorar.
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El fluido como medio continuo
Ing. Nancy Zevallos Quispe
Cuando se emplea el modelo continuo,
un fluido se describe en funcin de
sus propiedades, las cuales
representan las caractersticas
promedio de su estructura molecular.
Por ejemplo: la densidad o masa por
unidad de volumen se emplea en lugar
del numero de molculas y la masa
molecular.
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PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
Tensin Superficial Cohesin
Adherencia Capilaridad
Densidad Peso Especfico
Viscosidad
Propiedades
Ing. Nancy Zevallos Quispe
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Densidad
V
m
Es una medida que representa la cantidad de
materia que hay por cada unidad de volumen
de un cuerpo
Se mide en kg/m3 o en g/m3
En general los slidos tienen mayor densidad que los lquidos y stos
mayor densidad que los gases. Pero dentro de los slidos, por ejemplo,
hay unos con ms y otros con menos densidad.
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Peso Especifico
Se determina mediante el cociente entre
el peso y el volumen de una sustancia.
= mg/V
= g
La unidad del peso especfico en el SI
es el N/m3.
El peso especfico representa la
fuerza con que la Tierra atrae a un
volumen unidad de la misma sustancia
considerada. Ing. Nancy Zevallos Quispe
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Gravedad Especifica
Ing. Nancy Zevallos Quispe
La gravedad especifica es la razn de la densidad de una sustancia a la densidad del
agua a 4 C.
La gravedad especifica es la razn del peso especifico de una sustancia al peso
especifico del agua a 4 C.
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Gravedad Especifica
Ing. Nancy Zevallos Quispe
Las propiedades del agua a 4 C son constantes, y tienen los valores:
Esta definicin se cumple sin que importe la
temperatura a que se determina la gravedad
especifica.
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Propiedades del agua
Las propiedades de los
fluidos varan con la
temperatura.
En general, la densidad (y,
por tanto, el peso especifico
y la gravedad especifica)
disminuye con el aumento
de la temperatura.
Ing. Nancy Zevallos Quispe
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Ejercicios
un deposito de aceite tiene una masa de 825 kg.
un volumen de 0.917 m3 calcule la densidad, peso
especifico y gravedad especifica del aceite.
Ing. Nancy Zevallos Quispe
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Ejercicios
un deposito de aceite tiene una masa de 825 kg.
un volumen de 0.917 m3 calcule la densidad, peso
especifico y gravedad especifica del aceite.
SOLUCION:
Ing. Nancy Zevallos Quispe
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Ejercicios
La glicerina a 20 C tiene una gravedad especifica de 1.263. Calcule su densidad y su peso
especifico.
Ing. Nancy Zevallos Quispe
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Ejercicios
La glicerina a 20 C tiene una gravedad especifica de 1.263. Calcule su densidad y su peso
especifico.
SOLUCION:
Ing. Nancy Zevallos Quispe
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Tensin Superficial
Numerosas observaciones
sugieren que la superficie de
un lquido acta como una
membrana estirada bajo
tensin.
Esta fuerza, que acta paralela a
la superficie, proviene de las
fuerzas atractivas entre las
molculas. Este efecto se
llama tensin superficial .
Ing. Nancy Zevallos Quispe
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Tensin Superficial
Una molcula en el interior de un
lquido est sometida a la accin de
fuerzas atractivas en todas las
direcciones, siendo la resultante
nula.
Pero si la molcula est en la
superficie del lquido, sufre la
accin de un conjunto de fuerzas
de cohesin, cuya resultante es
perpendicular a la superficie.
Ing. Nancy Zevallos Quispe
De aqu que sea necesario consumir cierto trabajo para
mover las molculas hacia la superficie venciendo la
resistencia de estas fuerzas, por lo que las molculas
superficiales tienen ms energa que las interiores.
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Tensin Superficial :
La tensin superficial se mide como el trabajo por
unidad de rea que se requiere para llevar las
molculas de la parte inferior hacia la superficie
del liquido.
Las unidades resultantes son la fuerza por unidad
de longitud, como N/m.
El valor de la tensin superficial del agua en
contacto con aire es 0,0756 N/m
Ing. Nancy Zevallos Quispe
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Tensin Superficial :
A mayor tensin superficial, mayor es la
energa necesaria para transformar las
molculas interiores del lquido a
molculas superficiales.
El agua tiene una alta tensin superficial,
por los puentes de hidrgeno
Ing. Nancy Zevallos Quispe
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Capilaridad
Es el ascenso o descenso de un lquido en un
tubo de dimetro pequeo (capilar) insertado
en el lquido. El lquido asciende debido a las
fuerzas atractivas entre sus molculas y la
superficie interior del tubo. Estas fuerzas son
las llamadas fuerzas de adhesin.
Ing. Nancy Zevallos Quispe
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Capilaridad
Fuerzas de Cohesin: Son Fuerzas de
atraccin intermolecular entre
molculas semejantes.
Las fuerzas adhesivas son
mas grandes que las
cohesivas
El liquido sube por las
paredes del recipiente.
El liquido moja la superficie
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Capilaridad
Fuerzas de Adhesin: Es una atraccin
intermolecular entre molculas distintas.
Las fuerzas cohesivas son
mas grandes que las
adhesivas
El liquido se curva hacia
abajo.
El liquido no moja la superficie
Ing. Nancy Zevallos Quispe
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Actividad de Aprendizaje N 01 1. Cul es la diferencia entre gases y vapores?
2. Explique cmo se comportan sustancias como el asfalto,
en estado solido y cuando se encuentran sometidas a
calor.
3. Defina fuerza, masa, peso.
4. Qu es la tensin superficial? Qu la causa? Por qu
la tensin superficial tambin recibe el nombre de
energa superficial?
5. Considere una pompa de jabn. La presin dentro de la
pompa es ms alta o ms baja que la del exterior?
6. Qu es el efecto de capilaridad? Qu lo causa?
Cmo lo afecta el ngulo de contacto?
7. Se inserta un tubo de dimetro pequeo en un lquido
cuyo ngulo de contacto es 110. El nivel del lquido en el tubo ascender o descender? Explique.
8. El efecto de capilaridad es mayor en los tubos de
dimetro pequeo o en los de dimetro grande?
