Mecánica de fluidos semana 1
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Estudien y repasen experimentos
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TEMAS:
INTRODUCCION.
IMPORTANCIA DEL CURSO.
OBJETIVO DEL CURSO.
ESTADOS DE LA MATERIA.
DEFINICION DE FLUIDOS.
CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS.
DEFINICION DEL CONTINUO.
IMPORTANCIA DE LOS
FLUIDOS PARA NUESTRA
VIDA.
Los fluidos forman parte del mundo en que
vivimos.
Muchos fluidos son utilizados por el hombre
para su beneficio.
El agua y el aire son elementos indispensables
para el hombre.
¿PORQUE ES IMPORTANTE EL ESTUDIO DEL
COMPORTAMIENTO DEL LOS FLUIDOS ?
VIAJANDO EN EL TIEMPOLos Romanos
son conocidos por los acueductos y baños y se construyeron en el siglo IV A.C.
El griego Arquímedes descubrió el principio de FLOTACION.
LEONARDO DA VINCE, especulo sobre olas, chorros principios de la Aerodinámica.
Isaac Newton formulo las Leyes del movimiento y la viscosidad.
VIAJANDO EN EL TIEMPO
• Ludwig Prandt ,
fundador de la
moderna
Mecánica de
Fluidos
¿PORQUE ES INTERESANTE
EL ESTUDIO DE LA MECANICA
DE FLUIDOS?
APLICACIONES DE LA MECANICA DE
FLUIDOS:
Transporte:
APLICACIONES DE LA MECANICA DE
FLUIDOS:
Biomédica y Biotecnología:
APLICACIONES DE LA MECANICA DE
FLUIDOS:
Meteorología:
APLICACIONES DE LA MECANICA DE
FLUIDOS:
Hidráulica:
a.-Canales abiertos
b.-Canales cerrados
APLICACIONES DE LA MECANICA DE
FLUIDOS:
Industria:
OBJETIVO GENERAL DEL CURSO
Comprender las propiedades del fluido.
Interpretar las leyes que determinan su comportamiento.
Aplicar este conocimiento a situaciones practicas.
INTRODUCCION
«Todo Fluye»
Heráclito(475-540 a.C)
MECANICA DE FLUIDOS
Área de la física
que estudia el
Movimiento
Estado de la
materia.
Definición de Mecánica de fluidos
La Mecánica de los Fluidos es la
ciencia que estudia el comportamiento
de los fluidos en reposo o en
movimiento y la interacción de estos
con sólidos o con otros fluidos en las
fronteras.
¿Cuales son los estados de la materia?
De acuerdo a la fuerza de atracción
intermoleculares:
Solido liquido Gaseoso Plasmático
FLUIDOS
Estados de la materia
CLASES DE FUERZAS
FUERZAS MASICAS:Dependen de la cantidad de materia del cuerpo y actúa en su
centro de gravedad.
FUERZAS SUPERFICIALES:Actúan sobre la superficie del cuerpo.
COMPORTAMIENTO MECANICO DE
LOS ESTADOS DE LA MATERIA
SOLIDOS:Son incomprensibles no cambian su volumen.
Dentro de ciertos rangos se comportan elásticamente frente a
esfuerzos normales o tangenciales.
LIQUIDOS:Son incomprensibles no cambian su volumen.
Se deforman con esfuerzos tangenciales.
GASES:La principal característica en los gases es su comprensibilidad.
Bajo la acción de una fuerza normal cambian su volumen.
Dado la gran movilidad de las moléculas, los gases ocupan
completamente el recipiente que lo contiene.
DEFINICION DE FLUIDO
Se define fluido como una sustancia que se deforma
continuamente bajo la acción de un esfuerzo de corte, por
tanto, en ausencia de este, no habrá deformación.
Los fluidos pueden clasificarse de manera general de acuerdo
con la relación entre el esfuerzo de corte aplicado y la relación
de deformación.
PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
Definición de Propiedad:Es toda característica observable y/o cuantificable de las
sustancias, que las describe y que permanece constante cuando
la sustancia se halla en un estado particular.
PROPIEDADES DE LA MATERIA:
PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
PROPIEDADES EXTENSIVAS PROPIEDADES INTENSIVAS
Dependen de la MASA total del
sistema.
NO dependen de la masa total del
sistema.
Ejemplo: Densidad ,energía, etc. Ejemplos: Temperatura, presión, etc.
NOTA: Las propiedades físicas extensivas pueden convertirse en
intensivas si se divide entre la MASA, en este caso se le aumenta el
termino «específico».
Por ejemplo: peso especifico, volumen especifico, densidad especifica,
etc.
Estabilidad
Turbulencia
Densidad
Gravedad especifica
Peso específico
Densidad relativa
Viscosidad
Tensión Superficial: Capilaridad
Presión
Propiedades de los fluidos:
27
ESTABILIDAD:
28
Se dice que el flujo es estable cuando sus
partículas siguen una trayectoria uniforme, es
decir, nunca se cruzan entre si.
La velocidad en cualquier punto se mantiene
constante en el tiempo.
• Debido a la rapidez en el que se desplaza lasmoléculas el fluido se vuelve turbulento.
• Un flujo irregular caracterizado por pequeñas regiones similares a torbellinos.
TURBULENCIA:
29
Describe como están unidas losátomos que componen el fluido.Es decir, el grado decompactación que existeinternamente.
La densidad de una sustanciase define como el cociente de sumasa entre el volumen queocupa.
La unidad de medida en el S.I. de Unidades es kg/m3, también se utiliza frecuentemente la unidad g/cm3
DENSIDAD:
30
V
m
Densidades de algunas substancias
(kg/m3)
31
Aire 1,29 Aluminio 2 700
Helio 0,18 Cobre 8 920
Hidrógeno 0,09 Hierro 7 860
Agua dulce 1 000 Plomo 11 300
Hielo 917 Oro 19 300
Agua salada 1 030 Mercurio 13 600
Alcohol 806 Madera 373
• Indica la densidad de un fluido
respecto la densidad del agua
a temperatura estándar.
• La gravedad específica es
adimensional, no tiene
unidades debido a que resulta
del cociente entre dos unidades
de igual magnitud.
GRAVEDAD ESPECÍFICA:
32
agua
sustancia..ρ
ρgs
agua
sustancia..
gs
PESO ESPECÍFICO:
33
• Este numero esta íntimamente ligado a la densidad de
cualquier material y debido a su fácil manejo por sus
unidades su uso es muy amplio dentro de la ingeniería.
V
g.
VISCOSIDAD:35
Es una propiedad de los
fluidos que se refiere al grado
de fricción interna.
Se asocia con la resistencia
que presentan dos capas
adyacentes moviéndose
dentro del fluido.
Debido a la viscosidad parte
de la energía cinética del fluido
se convierte en energía
interna.
Numerosas observaciones sugierenque la superficie actúa como unamembrana estirada bajo tensión.
Esta fuerza, que actúa paralela a lasuperficie, proviene de las fuerzasatractivas entre las moléculas. Sedefine a la fuerza como:
Tensión superficial
36
LF
Donde:
L :es la longitud de la
superficie
: es el coeficiente de tensión
superficial, que depende
fuertemente de la temperatura
y de la composición del
líquido
•
Algunos ejemplos
37
CAPILARIDAD:
38
Esta propiedad lepermite a un fluido,avanzar a través de uncanal delgado, siempre ycuando, las paredes deeste canal estén losuficientemente cerca.
• Se define presión como
el cociente entre la
componente normal de
la fuerza sobre una
superficie y el área de
dicha superficie.
• La unidad de medida
recibe el nombre de
Pascal (Pa).
PRESIÓN :
39
1 Pa =1 N/m2
Otras unidades de presión:
1 atm = 1,013 x 105 Pa
1 atm = 760 torr
1 mm de Hg = 1 torr
1 libra /pulgada2 (psi) = 6,90 x 103 Pa
1 bar = 105 Pa
A
FP
CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS:
Newtonianos
dy
dv
NO Newtonianos
dy
dv
No
dependientes
del tiempo.
Dependientes
del tiempo.
Pseudoplasticos
Por su viscosidad
• Suspensiones
acuosas de
arcilla.
Fluidos Dilatadores.• Almidón en
agua.
• Mayonesa.
• Pasta de
dientes.
Fluidos de Bingham.
Tixotrópicos• Tintas de
impresión.
DIAGRAMA REOLOGICO
TIPO DE FLUIDO EJEMPLOS
Newtoniano Todos los gases, dispersiones de gas
en el agua, líquidos de bajo peso
molecular
No Newtonianos
Pseudoplástico Soluciones de goma, adhesivos,
grasas, suspensiones de almidón,
acetato de celulosa, mayonesa,
algunas sopas; pinturas, algunas
pulpas de papel, fluidos biológicos,
otros.
Dilatentes Almidón, arenas movediza, algunas
soluciones de harina de maíz y azúcar,
agregados de cemento húmedos,
arena de playa, polvo de hierro
dispersos en líquidos de baja
viscosidad.
Plásticos de Bingham Margarina, grasas de cocina, pasta de
dientes, algunos fundidos de plásticos,
Plásticos de Casson Zumo de naranja, salsa de tomate,
sangre, chocolate cocido, tinta de
impresora
DEFINICION DEL CONTINUO
Es un concepto mediante el cual se considera que toda
sustancia posee una estructura molecular uniforme, es decir
esta conformada por materia continua, despreciando las
distancias intermoleculares que realmente existen entre
moléculas.
En un medio así ya es aplicable el análisis matemático.
Estados de la materia:
SOLIDO FLUIDO
EJEMPLO DEL CONTINUO
Por «velocidad en un punto» se entendería la velocidad de la
molécula que ocupa ese punto y en un medio así no seria
aplicable el análisis matemático. Por esta razón se introduce la
hipótesis de que el fluido es un medio continuo, en el cual por
«velocidad en un punto» se entiende la velocidad media de las
moléculas que rodean el punto.
En este medio varían también de modo continuo a través del
fluido los parámetros de estudio: densidad, presión,
aceleración, etc.
En un medio así ya es aplicable el análisis matemático.
