LA MECANICA DE LOS FLUIDOS.ppt

7/24/2019 LA MECANICA DE LOS FLUIDOS.ppt

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MECNICA DE FLUIDOS

05/08/2011Elabor: Yovany Londoo 1


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La Mecnica de los Fluidos es la ciencia queestudia el comportamiento de los fuidos enreposo o en movimiento y la interaccin de

estos con slidos o con otros fuidos en lasronteras.



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Es una parte de una disciplina msamplia llamada mecnica de medios

continuos, que incluye tambin elestudio de slidos sometidos aesuerzos.



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El conocimiento de los fuidos es esencial,no solamente para tratar con eactitud losproblemas de movimiento de fuidos atravs de tuber!as, bombas y otros tipos de

aparatos, sino tambin para el estudio delfu"o de calor y de muc#as operaciones deseparacin que dependen de la diusin yla transerencia de materia.



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$n fuido puede ser caracterizado dedierentes maneras%

Espaciamiento molecular &ctividad molecular

En un fuido el espaciamiento entre

molculas es mayor que en un slido, comotambin es mayor el ran'o de movimientode las molculas.



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DISPOSICION DE LAS

MOLECLAS



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Fluidos Newtonianos$n fuido (e)toniano es aquel que, sometido aun esuerzo tan'encial o cortante, se deormacon una velocidad que es directamente

proporcional al esuerzo aplicado.

Fluidos no NewtonianosLos fuidos en los cuales el esuerzo de corte noes directamente proporcional a la relacin dedeormacin son no (e)tonianos.


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La materia ordinaria se presenta en al'uno de

los tres estados si'uientes% slido, l!quido o'aseoso. Eiste un cuarto estado de la materiadenominado plasma que es esencialmente un'as ionizado con i'ual n*mero de car'as

positivas que ne'ativas.

$n slido cristalino es aqul que tiene unaestructura peridica y ordenada, comoconsecuencia, tiene una orma que no cambia,salvo por la accin de uerzas eternas



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En el estado 'aseoso, las molculas estn en

continuo movimiento y la interaccin entreellas es muy dbil. Las interacciones tienenlu'ar, cuando las molculas c#ocan entre s!.$n 'as se adapta al recipiente que lo contiene

pero trata de ocupar todo el espaciodisponible.

En este cap!tulo, se estudiarn losdenominados fuidos ideales o perectos,aquellos que se pueden desplazar sin quepresenten resistencia al'una.



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$n fuido se de+ne como una sustancia que se

deorma de manera continua cuando act*asobre ella un esuerzo cortante de cualquierma'nitud.

$na sustancia en la ase liquida o en la'aseosa se conoce como fuido.

El a'ua, aceite y aire fuyen cuando sobre ellosact*a un esuerzo cortante.



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13/4105/08/2011Elabor: Yovany Londoo 13


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idrosttica% estudia losfuidos en reposo

idrodinmica% estudia losfuidos en movimiento



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Estabilidad-urbulenciaensidad

/ravedad especi+ca0eso espec!+coensidad relativa1iscosidad-ensin 2uper+cial% 3apilaridad0resin



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S! d"#! $%! !l &l%'o !(

!()abl! #%ando (%(

*ar)+#%la( (",%!n %na

)ray!#)or"a %n"&or-!. !(

d!#"r. n%n#a (! #r%an!n)r! ("

La v!lo#"dad !n

#%al$%"!r *%n)o (!

-an)"!n! #on()an)! !n

!l )"!-*o


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ebido a la rapidez enel que se desplaza lasmolculas el fuido sevuelve turbulento.

$n fu"o irre'ularcaracterizado porpeque4as re'ionessimilares a torbellinos.



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escribe como estnunidas los tomos quecomponen el fuido. Esdecir, el 'rado decompactacin que eisteinternamente.

La densidad de una

sustancia se de+ne comoel cociente de su masaentre el volumen queocupa.

La unidad de medida en el2.5. de $nidades es 6'7m8,tambin se utilizarecuentemente la unidad'7cm8


- / v


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Aire 1,29 Aluminio 2 700

Helio 0,18 Cobre 8 920

Hidrgeno 0,09 Hierro 7 860

Agua dulce 1 000 Plomo 11 300

Hielo 917 Oro 19 300

Agua alada 1 030 !ercurio 13 600

Alco"ol 806 !adera 373


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5ndica la densidad de un

fuido respecto ladensidad del a'ua atemperatura estndar.

La 'ravedad espec!+caes adimensional, notiene unidades debido aque resulta del cocienteentre dos unidades dei'ual ma'nitud.



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En ,!n!ral la v"(#o("dad !(

%na *ro*"!dad d! lo( &l%"do($%! (! r!&"!r! al ,rado d!

&r"##"n "n)!rna

S! a(o#"a #on la r!("()!n#"a

$%! *r!(!n)an do( #a*a(

adya#!n)!( -ov"ndo(!

d!n)ro d!l &l%"do

D!b"do a la v"(#o("dad *ar)!d! la !n!r,+a #"n)"#a d!l

&l%"do (! #onv"!r)! !n

!n!r,+a "n)!rna


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(umerosas observaciones su'ieren que la super+cie act*a

como una membrana estirada ba"o tensin. Esta uerza, queact*a paralela a la super+cie, proviene de las uerzasatractivas entre las molculas. Este eecto se llama tensinsuper+cial . 2e de+ne a la uerza como%

F = L onde L es la lon'itud de la super+cie a travs de la cual

act*a la uerza y es el coe+ciente de tensin super+cial,que depende uertemente de la temperatura y de lacomposicin del l!quido,



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#ttp%77)))9mat#.mit.edu7:d#u73limber)eb7climber)eb.#tm



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Esta propiedad lepermite a un fuido,aan!ar a tra"s deun #anal del$ado,

siempre % #uando, lasparedes de este #analest"n losuientemente

#er#a'


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EL LIIDO ESCAPA PO3 4ODOS LOS

O3IICIOS

A6A E7E3CE P3ESION SO3E EL6LOO

LOS LIDOS E7E3CEN P3ESION SO3E

4ODAS LAS PA3EDES DEL 3ECIPIEN4E

E LO CON4IENE05/08/2011Elabor: Yovany Londoo 27


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Se de&ne presi(n

#omo el #o#ienteentre la#omponentenormal de la )uer!aso*re unasuperie % el +reade di#a superie'

La unidad demedida re#i*e elnom*re de -as#al.-a/'


1 Pa =1 N/m2

Otras unidades de presi(n01 atm = 1,013 x105Pa

1 atm = 760 torr

1 mm de Hg = 1 torr

1 libra /pulgada2 (psi) =6,90 x103Pa

1 bar = 105Pa


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La uerza que e"erce un fuido en equilibrio

sobre un cuerpo sumer'ido en cualquier puntoes perpendicular a la super+cie del cuerpo. La presin es una ma'nitud escalar y es una

caracter!stica del punto del fuido en

equilibrio, que depender *nicamente de suscoordenadas.



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En un tra*a1o de mediotiempo, un superisor le pide

traer del alma#"n una arilla#il2ndri#a de a#ero de 85,78m de lon$itud % 2,85 m dedi+metro' 3Ne#esitar+ ustedun #arrito4 .-ara #ontestar#al#ule el peso de la arilla/Densidad del a#ero = 7,8103!g/m3'

Solu#i(n0

No ne#esita un #arrito.


Ima$ine 5ue #ompra unapie!a re#tan$ular de metal

de 5,0 mm 15,0 mm30,0 mm% masa de 0,0158!g ' El endedor le di#e5ue es de oro' -araeriarlo, usted #al#ula ladensidad media de lapie!a' 36u" alor o*tiene43Fue una esta)a4

Solu#i(n0

Comparando #on la ta*lade densidades, no es oro'

( )W V g

W 41,9 N

=

=

( )6 3

3

m/ V 0,0158/ 2,25 10 kg/m

7022 kg/ m

= =

=


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o

Un l25uido en reposo #ondensidad uni)orme %u*i#ado en una re$i(n #on$ #onstante'

Si determinamos el pesode la #olumna de fuidomostrada en la &$ura,

Si se toma en #uenta 5uela presi(n 7 +rea es i$ual ala )uer!a,

P=P0+ g h

0p p gh= +

presin absoluta o total

Presin atmosfrica

Presin solo del liquido

(hidrosttica)

=F ghA


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La presi"# ma#om$tria, es ele7#eso de presi(n m+s all+ dela presi(n atmos)"ri#a'

La presi(n 5ue se mide #onrela#i(n #on el a#2o per)e#tose #ono#e #on el nom*re depresi"# absoluta'

Pabsoluta = patmos%$ria & pma#om$tria

8asos #omuni#antes La presi(n en la parte superior

de #ada #olumna de fuido es

i$ual a p0 .presi(natmos)"ri#a/'

La presi(n s(lo depende de laaltura, pero no de la )orma delre#ipiente'

1 2 9

9odos los puntos a unamisma pro)undidad %

mismo li5uido seen#uentran a la mismapresi(n, sin importar la)orma del re#ipiente0

p1= p2= p3= p'


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C%ando (! $%"!r! ob)!n!r%n *%n)o $%! !() a la

-"(-a $%! o)ro (! r!#%rr!

al *r"n#"*"o d! lo( va(o(

#o-%n"#an)!(


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3C(mo )un#iona el*e*edero para aes4

3-or 5u" se #olo#a en altolas *olsas de suero4 3laaltura depende de la edaddel pa#iente4


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Un *arril de ro*le #u%a

tapa tiene un +rea de 0,20m2 se llena #on a$ua' Untu*o lar$o % del$ado, #on+rea transersal de 5,0 105 m2 se inserta en ela$u1ero en el #entro de latapa % se ierte a$ua porel tu*o'

Cuando la altura al#an!a

los 12,0 m, la tapa del*arril estalla'

3Cu+l es el peso del a$uaen el tu*o4

3Cu+l es la )uer!a neta del


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Es la presin debida al peso de la atmsera.

2e e"erce sobre todos los cuerpos inmersos en

ella.

1ar!a con la altura y con las condicionesclimticas.

En condiciones normales, su valor es de ; atm



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Me su*2 en :o$ot+ al *us5ue me traer2a a Carta$ena'Compr" en la terminal de*uses una *otella de a$ua'Al lle$ar a Carta$enao*ser" 5ue la *otella se

a*2a #omprimido astatener la )orma 5ue semuestra en la )oto'

3Cu+l )ue la ra!(n por la 5uese produ1o este )en(meno4

E7pli5ue usando los

t"rminos pre#isos'


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-ara medir presi(n0 barmetro

manmetro tubo de 0itot ,utilizado para determinar

la velocidad



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Los barmetros estaban

ormados por unacolumna de l!quidoencerrada en un tubocuya parte superior est

cerrada. El peso de lacolumna de l!quidocompensa eactamenteel peso de la atmsera.

Los primeros barmetrosueron realizados porel !sico y matemticoitaliano E1&(/EL52-

-orricellien el si'lo =155.05/08/2011Elabor: Yovany Londoo 39


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Es un aparato quesirve para medir

la presin defuidos contenidosen recipientescerrados.

Eisten,bsicamente, dostipos% los del!quidos y los de

'ases.


De tu*oen *

+e ourdo#


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3omo & y > estn a la

misma altura la presin en& y en > debe ser lamisma.

0or una rama la presin en> es debida al 'asencerrado en el recipiente.

0or la otra rama la presinen & es debida a la presinatmosrica ms la presin

debida a la dierencia dealturas del l!quidomanomtrico.

p=p0+gh

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