Mecanica de Fluidos- Para Arreglar e Imprimir

8/16/2019 Mecanica de Fluidos- Para Arreglar e Imprimir

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“AÑO DEL C ENTENARIO DE M ACHU PICCHU PARA EL M UNDO”

U NIVERSIDAD N ACIONAL

“H ERMILIOV ALDIZÁN ”

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURAFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA

TEMA:

CURSOCURSO :: FISICA IIFISICA II

DOCENTEDOCENTE :: Ing. MARCO ANTONIO ZAPATA JESUSIng. MARCO ANTONIO ZAPATA JESUS

INTEGRANTESINTEGRANTES :: ALVARADO VIA, Victor RodrigoALVARADO VIA, Victor RodrigoAROSTEGUI ALICO, Victor A!"#rtoAROSTEGUI ALICO, Victor A!"#rto$ARRUETA AGUIRRE, %#nr& E'#r(on$ARRUETA AGUIRRE, %#nr& E'#r(onMORALES VELAS)UEZ, T*ti*n*MORALES VELAS)UEZ, T*ti*n*)UEVEDO CORDOVA, A!"#rto J#(+()UEVEDO CORDOVA, A!"#rto J#(+(RUCO$A MONTALVAN, D* idRUCO$A MONTALVAN, D* id

MECANICA DE FLUIDOS:%IDROSTATICA



%UANUCO - PER%UANUCO - PER/011/011



MECANICA DE FLUIDOS Es la parte de la física que se ocupa de la acción de los fluidos en reposo o enmovimiento, así como de las aplicaciones y mecanismos de ingeniería que utilizan

fluidos. La mecánica de fluidos es fundamental en campos tan diversos como laaeronáutica, la ingeniería química, civil e industrial, la meteorología, las construccionesnavales y la oceanografía.

Entre las aplicaciones de la mecánica de fluidos están la propulsión a chorro, lasturbinas, los compresores y las bombas. La hidráulica estudia la utilización eningeniería de la presión del agua o del aceite.

FLUIDO:

Son sustancias que pueden cambiar de forma constantemente o toman la forma delrecipiente que lo contenga. Los fluidos se clasifican en !234ido( & g*(#(.La clasificación de fluidos mencionada depende fundamentalmente del estado y no delmaterial en sí. e esta forma lo que define al fluido es su comportamiento y no sucomposición. Entre las propiedades que diferencian el estado de la materia, la quepermite una me!or clasificaron sobre el punto de vista mecánico es la que dice larelación con la forma en que reacciona el material cuando se le aplica una fuerza

Los fluidos reaccionan de una manera característica a las fuerzas. Si se compara loque ocurre a un sólido y a un fluido cuando son sometidos a un esfuerzo de corte otangencial se tienen reacciones características que se pueden verificar e"perimentalmente y que permiten diferenciarlos.#on base al comportamiento que desarrollan los fluidos se definen de la siguientemanera$ %&luido es una sustancia que se deforma continuamente, o sea se escurre,cuando está sometido a un esfuerzo de corte o tangencial%. e esta definición sedesprende que un fluido en reposo no soporta ning'n esfuerzo de corte.

E"isten dos grandes ramas de la mecánica de fluidos$

(. Estática de &luidos$ En ella encontramos

• %idro(t5tic*$ estudia los líquidos en reposo. )or e!emplo la presión que e!erce

un líquido en reposo dentro de un tanque o bien en el interior de la masalíquida, tambi*n la prensa hidráulica, la flotación de una embarcación, lapresión que e!erce el agua de un tanque sobre las canillas, la presión quesoporta una persona sumergida en el mar. etc.

• N#4'o(t5tic* $ estudia los gases en reposo, por e!emplo la presiónatmosf*rica o la presión que e!erce un gas dentro de un recipiente cerrado, enla forma de mantener la presión atmosf*rica normal dentro de un avión, lamedición de la presión necesaria en un neumático, la medición y control de la

presión en el interior de una caldera.

http://www.monografias.com/Fisica/index.shtml

http://www.monografias.com/trabajos35/categoria-accion/categoria-accion.shtml

http://www.monografias.com/trabajos15/kinesiologia-biomecanica/kinesiologia-biomecanica.shtml


http://www.monografias.com/Quimica/index.shtml

http://www.monografias.com/trabajos6/turbo/turbo.shtml

http://www.monografias.com/trabajos35/obtencion-aceite/obtencion-aceite.shtml


http://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtml



http://www.monografias.com/trabajos10/lamateri/lamateri.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtml

http://www.monografias.com/trabajos35/categoria-accion/categoria-accion.shtml


http://www.monografias.com/Quimica/index.shtml

http://www.monografias.com/trabajos6/turbo/turbo.shtml




http://www.monografias.com/trabajos10/lamateri/lamateri.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtml

http://www.monografias.com/Fisica/index.shtml



+. inámica de &luidos: En ella encontramos

• %idrodin5'ic* $ estudia los líquidos en movimiento, por e!emplo el caudal deun río, el comportamiento del agua en una ca ería, el movimiento de la sangreen un ser vivo, el movimiento de los desag-es cloacales, la circulación de lasembarcaciones en el agua, la medición del combustible en el e"pendedor deuna estación de servicio, etc.

• N#4'odin5'ic* $ estudia las masas de aire en movimiento, por e!emplo eldesplazamiento del aire dentro de una ca ería, el viento, el comportamiento delos perfiles de alas, el movimiento del vapor dentro de una ca ería, etc.

%IDROST6TICA

La hidrostática es la rama de la mecánica de los fluidos que se ocupa del estudio delos fluidos en reposo o estado estacionario.

DEFINICIONES ELEMENTALES

D#n(id*d 7 8:la densidad de una sustancia o de cualquier tipo de materia es definidacomo la masa de dicha sustancia contienda de materia que se da en un espaciodeterminado.

D#n(id*d r#!*ti *: la densidad relativa de una sustancia, es un n'mero adimensionalque viene dado por la relación de la densidad de la sustancia a la densidad del agua.

si multiplicamos por la gravedad$

/btenemos$

P#(o #(9#c2 ico 7 08: el peso específico, es el peso de una sustancia contenida en

volumen determinado.



PRESION DE UN FLUIDO

La presión es una magnitud tensorial que viene e"presada por la distribución de unafuerza dividida entre la superficie en la cual act'a.

si la fuerza 1&2 act'a uniformemente sobre la superficie será$

La presión de un fluido en un punto, se transmite con igual intensidad en todas las

direcciones y act'a perpendicularmente a cualquier superficie plana.

3si$

)or tanto$

)ara un )unto$ y

ECUACION DE LA%IDROSTATICA

Si tenemos en el recipiente unlíquido d* densidad 1r2, undisco de área 132 y unespesor y tendremos



)ero$

3si$

VARIACI;N DE PRESI;N EN UN FLUIDO EN REPOSO

Si consideramos una 142 constante debido a la compresibilidad de los líquidos, y siconsideramos diferencias de profundidad no muy grandes y tambi*n será constante

3sí encontramos la presión 1)2 situado a unaaltura 1h2 del nivel del líquido 56ivel dereferencia7.

e la formula hidrostática$

8ntegrando$

3sí$

onde$)$ )resión absoluta) 9$ )resión atmosf*rica 5:;9mm<g = (.9>>?g@cm+7)A) 9$ )resión relativa o manom*trica 54gh7



PRINCIPIO DE PASCAL

La característica estructural de los líquidos, son incompresibles, hace que en ellos setransmitan presiones. Este comportamiento fue descubierto por el físico franc*s Blaise)ascal 5(;+>A(;;+7 , quien estableció el siguiente principio$

"Un cambio de presión aplicado a n l! ido en reposo den#ro de n recipien#e se#ransmi#e sin al#eración a #ra$%s de #odo el l! ido& Es i' al en #odas las direcciones ( ac#)a median#e * er+as perpendic lares a las paredes e lo con#ienen"&

Si tenemos la presión separados por una altura 1h2$

CCCCCCCCCC. 5(7 Si hacemos Dariar la presión see"presará$ C...CCCCCCCC5+7 )ero$

eemplazando en 5+7

5(7 En 5+7

APLICACIONES DEL PRINCIPIO DE PASCAL

LA PRENSA %IDRA LICA:

Fna aplicación directa de este principio la tenemos en el sistema formado por dos*mbolos de diferente diámetro, conectados entre sí y en cuyo interior hay un líquido,cuya aplicación dice$ 1Las fuerzas e!ercidas sobre los pistones son directamenteproporcionales a sus superficies.2

8nicialmente tenemos.

CCCC.. 5(7 Dariando opresionando los pistones ( y +$

http://www.portalplanetasedna.com.ar/pascal.htm






Gambi*n$ H reemplazando

)ero de 5(7 en 5+7

MANOMETRIA

La Ianometría constituye una t*cnica de la medida de presiones, cuya formulación seci e a lo prescrito para la variación de un fluido en reposo.

A. MANOMETRO SIMPLE O TU$O EN <U<: En la figura representamos uno deellos en el que nos pide hallar la presión absoluta y relativa en el punto I.

Jeneralmente se desprecia el ).E del aire y por ende su peso. e allí$K

En caso de que en el tubo aAb, hubiera un líquido de peso específico entonces$

K

En realidad el procedimiento consiste en$

a7 &i!ar los puntos de igual presión sobre los brazos del tubo. En nuestro casocomo # y están al mismo nivel y unidos por el mismo fluido, las presionesserán iguales.

b7 Solo se considera los tubos verticales. En nuestro caso el tubo aAb solo es dereferencia.

c7 #onvencionalmente asignaremos el signo menos 5A7 a las presiones en lospuntos hacia arriba y mas 5 7 a las presiones manom*tricas hacia aba!o.En nuestro caso de 6 a # se sube 5A7 y de a I se ba!a 5 7.

B. MANOMETRO DIFERENCIAL.A son aparatos que miden la diferencia depresiones 5generalmente manom*tricas7 entre dos regiones. El procedimiento

de solución es similar al del manómetro simple. 3quí se nos pide hallar ) I A )6.



/ tambi*n en función de otras distancias, en la figura$h M m = n M z , h z = m nCCCCCCCCCC 5>7

3sí 5>7 en 5(7) I A )6 = N 5h z7



PRO$LEMAS = %IDROSTATICA

(7 Fn piezómetro está conectado a un tanque conteniendo agua como semuestra en la figura. El liquido en el piezómetro es mercurio 5

7. #uando la superficie del tanque esta en 3, el valorde 1h2 es de 9.;9m. <allar el valor de 1h2 cuando la superficie deagua en el tanque esta en B, Om sobre 3.

So!4ci>n:

6os piden <allar 1<2

8nicialmente en el punto se cumple$



/bteni*ndose$Luego en la situación final, cuando el nivel del agua en el estanque esta en B,el punto ba!a una distancia 1d2, lo mismo que sube #. )or tanto, en el nuevonivel se cumple$

Luego tenemos:

Reemplazamos valores y obtenemos

Por lo tanto la altura final seria:



Presión en 1:

2gualando * y +:

>7 El aceite de densidad relativa 9.:O9 está fluyendo a trav*s de la boquillamostrada en la figura y desequilibra la columna de mercurio en F.determinar el valor de h si la presión en 3 es de (.P9 ?J@cm +.



So!4ci>n:

)resión en b = altura de presión en #

/ al utilizar como unidad Qg@cm+

.

/tro e!ercicio$emostrar que la presión en un punto es la misma en todas las direcciones.

So!4ci>n:

#onsideremos un peque o prisma triangular delíquido en reposo, ba!o la acción de un fluido que larodea. Los valores medios de la presión sobre lastres superficies son$ ) ( , ) + y ) >. En la dirección zlas fuerzas son iguales y opuestas y se anulanentre ellas.Sumando las fuerzas en las direcciones " e y seobtiene$

/$

/$

#omo$ y , las ecuaciones se reducen a las siguientes$



/

/

#uando el prisma tiende a contraerse sobre un punto, dy tiende a cero en el límite, y lapresión media se vuelve uniforme en la superficie que tiende a cero y queda definidaLa presión en un punto. )or tanto al poner dy=9 en la segunda ecuación se obtiene)(=)> y de aquí$ )(=)+=)>.

P7 #alcular la diferencia de presiones entre lospuntos ( y + de la tubería de la figura por la quecircula agua. El líquido en el piezómetro tiene unadensidad relativa de +.R;.)ara la misma diferencia de presión. #uál sería

el desnivel entre las ramas del piezómetro si sehubiese usado otro líquido, de densidad relativa de(.;9Th = 9.;m, N = 9.Om

So!4ci>n:

#omo el problemadebe solucionarse parados casos, seencontrará unaecuación general paraeste tipo de piezómetro.

CCC.5(7

)or otro lado$

e la geometría de la figura$



5+7 5>7 en 5(7$

Ecuación que resuelve cualquier problema de este tipo de piezómetro.

a) )ara el problema particular donde$

reemplazando dichos valores en 5P7 se tendrá que$

CCCCC. pta.

b7 )ara el segundo caso nos piden z, manteni*ndose$

usando en el piezómetro otro líquido de$

eemplazando dichos valores en la ecuación 5P7$

CCCCCCC. pta.

5) En el mecanismo para accionarpresas hidráulicas de la fgura,



émbolos de 5” y de 2.5” de diámetrodescansan sobre la superfcie de unli uido ue llena dos cámarascomunicantes. Estos émbolos estáncomunicados por la palanca A!B. El

punto ! puede mo"erse"erticalmente. !alcular la #uer$a %ue producirá e uilibrio delmecanismo, cuando sobre el embologrande act&e un peso de '' (g.*espreciar el peso de los émbolos).

+ - !/ 0

En el diagrama libre, las reacciones del l1 uido sobre las superfciesin#eriores de los émbolos, llamado % a la presi n unitaria dentro dell1 uido, son presi n 3 área. ''4gB cm 2cm A

%

%ara ue haya e uilibrio se necesita6 , es decir6

7omando momentos respecto al punto B6

8empla$ando 2) en 9)6



34 5allar la diferencia de presiones en (g)cm + entre las tuber$as A6 " y C del sistemamostrado en la figura-

SOLUCIÓN:Por la figura6 el punto " tiene m!s presión que A y CAdem!s: P " 7 P 1 8 '-3 96 P A 7 P 8 '-,

Restando : P " ; PA 7 P1 ; P 8 '-*

Pero : P 1 ; P 7 *<'-*8'-,4 7 '-%<'-34 l)m +

Luego : P " ; PA 7 '-%<'-34 8 '-*<*4 l)m +

Rpta : P " ; PA 7 '-',% (g) cm +

9 entre los puntos " y C : P " 7 P = > '-+

9 : P C7 P ? ; <'-&8'-,4

ntonces : P " ; P C 7 P = > P ? 8 '-3

Pero : P = > P ? 7 '-3 + 7 *&-3 <'-34 l)m &

Luego : P " ; P C 7 *&-3<'-34 8 '-3<*4

Rpta :P " ; P C 7 '-%@3 (g) cm +

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