Ensayo sobre el curso de mecnica de fluidos

Ensayo sobre el curso de mecnica de fluidosBriam Pool Saldivar Villanueva

ENSAYO SOBRE EL CURSO DE MECNICA DE FLUIDOS

El Tema de este ensayo esta en relacin a los contenidos que se encuentran contemplados en relacin de la carrera de Ingeniera Civil por lo cual el enfoque que se da se relaciona con los trminos utilizados para nuestra carrera por cualquier alumno o estudiante de dicha carrera por lo que resultara la fcil comprensin en cada uno de los temas realizados.Adems de la forma en que se realiza este ensayo permite la realizacin de cualquier tipo de clculos respecto a la misma, as como la bibliografa suficiente para obtener informacin posible de este tema.Este trabajo ha sido revidado minuciosamente para obtener la mayor recopilacin y condensacin exacta de cada uno de los temas que estn en este trabajo.Planteamiento

El ensayo analizara bsicamente la hidrosttica y la hidrodinmica, para conocer y entender los principios bsicos que se necesita saber sobre todo el curso o al menos la informacin necesaria para nuestra carrera.EL trabajo tambin analizara principios de hidrosttica, luego estudiara el flujo no viscoso lo que se explicara en una gran mayora de la mecnica de los fluidos; y los fluidos no viscosos laminares y turbulento. Despus se pasara a examinar varios aspectos del flujo nos viscosos en diferentes dimensiones y por lo ltimo se va a estudiar los misterios del flujo compresible.Es bsico entender y conocer los principios bsicos de la mecnica de los fluidos como son el anlisis y diseo de todos los sistemas en el cual es el elemento de trabajo.Introduccin

La Mecnica de fluidos es la parte de la fsica que es la encargada de la accin de los fluidos en reposo o en movimiento, as como de las aplicaciones y mecanismos de ingeniera que utilizan fluidos. La mecnica de fluidos es fundamental en campos tan diversos como la aeronutica, la ingeniera qumica, civil e industrial, las construcciones, canales, etc. La mecnica de fluidos puede sub dividirse en dos campos principales: la esttica de los fluidos o hidrosttica que estudia los fluidos en reposo, y la dinmica de los fluidos, que se trata de los fluidos en movimiento.

Antecedentes Histricos

La mecnica de los fluidos podra aparecer solamente como un nombre nuevo para una ciencia antigua en origen y relaciones, pero ms que eso corresponde al enfoque especial para estudiar el comportamiento de los lquidos y los gases Los principios bsicos del movimiento de los fluidos se desarrollaron lentamente a travs de los siglos XVI al XIX como el resultado del trabajo de muchos cientficos como Da Vinci, Galileo, Torricelli, Pascal, Bernoulli, Euler, Navier Stokes, Kelvin, Reynolds y otros que hicieron interesantes los aportes tericos a lo que ahora llamamos Hidrodinmica. Tambin en el campo de la Hidrulica experimental hicieron grandes contribuciones: Chezy Ventura, Hagen, Mannig, Pouseuille, Farxy, Froude y otros fundamentalmente durante el siglo XIX.Hacia finales del siglo XIX la hidrodinmica y la hidrulica experimental presentaban una cierta rivalidad. Pero por una parte, la Hidrodinmica clsica aplicaba con nfasis principios matemticos para modelar el comportamiento de los fluidos, para lo cual debera recurrir a simplificar las propiedades de estos.La mecnica de fluidos moderna aparece a principios del siglo XX como esfuerzo para uni estas dos tendencias: experimental y cientfica. Generalmente re reconoce como fundador de la mecnica de los fluidos al alemn L. Prandtl (875-1953) Esta es una ciencia relativamente joven a la cual an hoy se estn haciendo importantes contribuciones.La referencia que da el autor Vernad J.K acerca de los antecedentes que la mecnica de los fluidos como un estudio cientfico datan segn investigaciones de la antigua Grecia en el ao 420.ac hechos por Tales de Mileto y Anaximenes; que despus continuaron los romanos y se seguira continuando por el estudio hasta el siglo XXI.

Conceptos bsicos

Definicin del fluido

Para clasificar a losmaterialesque se encuentran en lanaturalezase pueden utilizar diversos criterios. Desde el punto de vista de la ingeniera, uno de los ms interesantes lo constituye aquel que considera el comportamiento de los elementos frente a situaciones especiales. De acuerdo a ello se definen los estados bsicos de slido,plstico, fluidos y plasma. De aqu la de definicin que nos interesa es la de fluidos, la cual se clasifica en lquidos y gases.La clasificacin de fluidos mencionada depende fundamentalmente delestadoy no del material en si. De esta forma lo que define al fluido es su comportamiento y no su composicin. Entre las propiedades que diferencianel estadode lamateria, la que permite una mejor clasificaron sobre le punto de vista mecnico es la que dice la relacin con la forma en que reacciona el material cuando se le aplica unafuerza.Los fluidos reaccionan de una manera caracterstica a las fuerzas. Si se compara lo que ocurre a un slido y a un fluido cuando son sometidos a un esfuerzo de corte o tangencial se tienen reacciones caractersticas que se pueden verificar experimentalmente y que permiten diferenciarlos.

Con base al comportamiento que desarrollan los fluidos se definen de la siguiente manera: "Fluido es una sustancia que se deforma continuamente, o sea se escurre, cuando est sometido a un esfuerzo de corte o tangencial"Propiedades De Los Fluidos

Los fluidos, como todos los materiales, tienen propiedades fsicas que permiten caracterizar y cuantificar su comportamiento as como distinguirlos de otros. Algunas de estas propiedades son exclusivas de los fluidos y otras son tpicas de todas las sustancias. Caractersticas como laviscosidad, tensin superficial y presin de vapor solo se pueden definir en los lquidos y gasas. Sin embargo la masa especfica, el peso especfico y ladensidadson atributos de cualquier materia.

Masa especfica, peso especfico y densidad.

Se denomina masa especfica a la cantidad de materia por unidad devolumende una sustancia. Se designa por P y se define: P = lim ( m/ v)v->0El peso especfico corresponde a la fuerza con quela tierraatrae a una unidad de volumen. Se designa por . La masa y el peso especfico estn relacionados por: = gPDonde g representa la intensidad del campo gravitacional.Se denomina densidad a la relacin que exista entre la masa especfica de una sustancia cualquiera y una sustancia de referencia. Para los lquidos se utiliza la masa especifica del agua a 4C como referencia, que corresponde a 1g/cm3 y para los gases se utiliza alairecon masa especfica a 20C 1 1,013 bar de presin es 1,204 kg/m3.

Viscosidad.

La viscosidad es unapropiedaddistintiva de los fluidos. Est ligada a laresistenciaque opone un fluido a deformarse continuamente cuando se le somete a un esfuerzo de corte. Esta propiedad es utilizada para distinguir el comportamiento entre fluidos y slidos. Adems los fluidos pueden ser en general clasificados de acuerdo a la relacin que exista entre el esfuerzo de corte aplicado y la velocidad de deformacin.Supngase que se tiene un fluido entre dos placas paralelas separada a una distancia pequea entre ellas, una de las cuales se mueve con respecto de la otra. Esto es lo que ocurre aproximadamente en undescansolubricado. Para que la palca superior se mantenga en movimiento con respecto ala inferior, con una diferencia de velocidades V, es necesario aplicar una fuerza F, que por unidad se traduce en un esfuerzo de corte, = F / A, siendo A el rea de la palca en contacto con el fluido. Se puede constatar adems que el fluido en contacto con la placa inferior, que est en reposo, se mantiene adherido a ella y por lo tanto no se mueve. Por otra parte, el fluido en contacto con la placa superior se mueve ala misma velocidad que ella. Si el espesor del fluido entre ambas placas es pequeo, se puede suponer que la variacin de velocidades en su interior es lineal, de modo que se mantiene la proporcin:dv / dy = V/y

Tensin superficial.

Se ha observado que entre la interface de dos fluidos que no se mezclan se comportan como si fuera una membrana tensa. La tensin superficial es la fuerza que se requiere para mantener enequilibriouna longitud unitaria de esta pelcula. Elvalorde ella depender de los fluidos en contacto y de la temperatura. Los efectos de la superficial solo apreciables en fenmenos de pequeas dimensiones, como es el caso de tubos capilares, burbujas, gotas y situaciones similares.Segn Bonifacio Fernndez L. Las propiedades de los fluidos se dividen en extensivas y mecnicas; de las cuales se derivan otras tomando en cuenta diversos factores.ESTATICA DE FLUIDOSEsttica De Fluidos o Hidrosttica

Una caracterstica fundamental de cualquier fluido en reposo es que la fuerza ejercida sobre cualquier partcula del fluido es la misma en todas direcciones. Si las fuerzas fueran desiguales, la partcula se desplazara en ladireccinde la fuerza resultante. De ello se deduce que la fuerza por unidad de superficie la presin que el fluido ejerce contra las paredes del recipiente que lo contiene, sea cual sea su forma, es perpendicular a la pared en cada punto. Si la presin no fuera perpendicular, la fuerza tendra una componente tangencial no equilibrada y el fluido se movera a lo largo de la pared.

Esteconceptofue formulado por primera vez en una forma un poco ms amplia por el matemtico y filsofo francsBlaise Pascalen 1647, y se conoce como principio de Pascal. Dicho principio, que tiene aplicaciones muy importantes en hidrulica, afirma que la presin aplicada sobre un fluido contenido en un recipiente se transmite por igual en todas direcciones y a todas las partes del recipiente, siempre que se puedan despreciar las diferencias de presin debidas al peso del fluido y a la profundidad Cuando la gravedad es la nica fuerza que acta sobre un lquido contenido en un recipiente abierto, la presin en cualquier punto del lquido es directamente proporcional al peso de la columna vertical de dicho lquido situada sobre ese punto. La presin es a su vez proporcional a la profundidad del punto con respecto a la superficie, y es independiente del tamao o forma del recipiente.El punto sobre el que puede considerarse que actan todas las fuerzas que producen el efecto de flotacin se llama centro de flotacin, y corresponde al centro de gravedad del fluido desplazado. El centro de flotacin de un cuerpo que flota est situado exactamente encima de su centro de gravedad. Cuanto mayor sea la distancia entre ambos, mayor es la estabilidad del cuerpo.El principio deArqumedespermite determinar la densidad de un objeto cuya forma es tan irregular que su volumen no puede medirse directamente. Si el objeto se pesa primero en el aire y luego en el agua, la diferencia de peso ser igual al peso del volumen de agua desplazado, y este volumen es igual al volumen del objeto, si ste est totalmente sumergido. As puede determinarse fcilmente la densidad del objeto (masa dividida por volumen) Si se requiere una precisin muy elevada, tambin hay que tener en cuenta el peso del aire desplazado para obtener el volumen y la densidad correctos.Conclusin Personal.

En el segundo captulo se identific ya un fenmeno propio de la mecnica de fluidos como es la esttica o hidrosttica de fluidos en la cual intervienen una presin atmosfrica o ya sea bien un lquido.

En ambos casos se da a conocer un fenmeno de movimiento el cual lo llamamos movimiento dinmico o hidrosttico. Tambin se mencionaron los precursores de estas investigaciones donde figuran nombres como el de Arqumedes y Blaise Pascal principalmente en las que podemos aprovechar la informacin tambin mejorarlos en un futuro no muy cercano

DINAMICA DE FLUIDOS

DINMICA DE FLUIDOS O HIDRODINMICA

Esta rama de la mecnica de fluidos se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento; estas leyes son enormemente complejas, y aunque la hidrodinmica tiene una importancia prctica mayor que la hidrosttica, slo podemos tratar aqu algunos conceptos bsicos.

Elinterspor la dinmica de fluidos se remonta a las aplicaciones ms antiguas de los fluidos en ingeniera. Arqumedes realiz una de las primeras contribuciones con la invencin, que se le atribuye tradicionalmente, del tornillo sin fin. La accin impulsora del tornillo de Arqumedes es similar a la de la pieza semejante a un sacacorchos que tienen las picadoras de carnemanuales. Los romanos desarrollaron otrasmquinasy mecanismos hidrulicos; no slo empleaban el tornillo de Arqumedes para bombear agua enagriculturayminera, sino que tambin construyeron extensos sistemas de acueductos, algunos de los cuales todava funcionan. En el siglo Ia.C., el arquitecto e ingeniero romano Vitrubio invent la rueda hidrulica horizontal, con lo que revolucion la tcnica de moler grano.A pesar de estas tempranas aplicaciones de la dinmica de fluidos, apenas se comprenda la teora bsica, por lo que su desarrollo se vio frenado. Despus de Arqumedes pasaron ms de 1.800 aos antes de que se produjera el siguiente avance cientfico significativo, debido al matemtico y fsico italiano Evangelista Torricelli, que invent el barmetro en 1643 y formul el teorema de Torricelli, que relaciona la velocidad de salida de un lquido a travs de un orificio de un recipiente, con la altura del lquido situado por encima de dicho agujero. El siguiente gran avance en el desarrollo de la mecnica de fluidos tuvo que esperar a la formulacin de las leyes del movimiento por el matemtico y fsicoinglsIsaac Newton. Estas leyes fueron aplicadas por primera vez a los fluidos por el matemtico suizo Leonhard Euler, quien dedujo lasecuacionesbsicas para un fluido sin rozamiento (no viscoso).

Euler fue el primero en reconocer que las leyes dinmicas para los fluidos slo pueden expresarse de forma relativamente sencilla si se supone que el fluido es incompresible e ideal, es decir, si se pueden despreciar los efectos del rozamiento y la viscosidad. Sin embargo, como esto nunca es as en el caso de los fluidos reales en movimiento.Conclusin Personal.

La dinmica o hidrodinmica de fluidos ya comprenden clculos matemticos mediante frmulas complejas, las cuales correspondern a movimientos de flujos sin comprimir. De aqu se deriva una subdivisin de la dinmica y as mismo de la mecnica de fluidos: el flujo incompresible y sin rozamiento, el cual es experimentado por la segunda ley de Newton; pero adems ya participan mayor nmero de investigadores acerca del tema.

As podemos concluir que la gravedad junto con otras fuerzas influye para que haya movimiento de un flujo; as como en el material en el que estn los fluidos

Tambin podemos sobresaltar que esta informacin que nos brindan estos autores son es de mucha importancia para nosotros y para nuestra carrera para as realizarnos como futuros ingenieros.Tambin que la informacin que utilizamos nos ser til para el futuro, que esto lo utilizaremos para saber mejor el comportamiento de los fluidos y utilizarlos para realizar mejores y grandes obras.

BIBLIOGRAFIA

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PAGINAS DEINTERNET.http:\www.encarta.comWww.Monografias.com

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