MECANICA DE FLUIDOS

SEMANA IMECANICA DE FLUIDOSI. INTRODUCCION Mecanica de Fluidos es el estudio del comportamiento de los fluidos ya sea en reposo o en movimiento Los fluidos pueden ser liquidos o gasesEl diseo de todos los medios de transporte requiere la aplicacion de la mecanica de fluidosEn los ultimos aos los fabricantes de automoviles se han preocupado por establecer diseos aerodinamicos El diseno de toda clase de turbomaquinaria incluyendo bombas, ventiladores, sopladores, turbocompresores y turbinas requiere un conomicimiento de los principios basicos de la mecanica de fluidos.

II. CONCEPTOS FUNDAMENTALESPRESIONCantidad de fuerza sobre una unidad de Area de una sustancia o superficie.La presion actua de modo uniforme en todas las direcciones de un volumen pequeo de fluidoEn un fluido confinado por fronteras solidas la presion actua de manera perpendicular a la pared

MASA (m): Propiedad que tiene un cuerpo de fluido.Medida de la resistencia o inercia a cambiar el movimiento de este Medida de la cantidad de fluido

PESO (w) : Fuerza con la que un cuerpo es atraido a la tierra

PESO ESPECIFICO: Cantidad por unidad de volumen de una sustancia= w / V DENSIDAD: d = m/V

RELACION ENTRE LA DENSIDAD Y EL PESO ESPECIFICOEJEMPLOSe llena un tanque con aceite cuya densidad es 850 kg/m3. Si el volumen del tanque es 2 m3, determine la cantidad de masa m en el tanque.

Josefina est realizando un experimento en el que usa agua de enfriamiento de una manguera de jardn. Para calcular el gasto volumtrico que pasa por la manguera, ve cunto tarda en llenarse un recipiente. El volumen del agua reunida es V 1.1 gal en un periodo t 45.62 s, segn se mide con un cronmetro. Calcule el gasto volumtrico del agua que pasa por la manguera en las unidades de metros cbicos por minuto.

EJERCICIOS ADICIONALESUn tanque de plstico de 3 kg, que tiene un volumen de 0.2 m3 se llena con agua lquida. Suponga que la densidad del agua es de 1 000 kg/m3 y determine el peso del sistema combinado.

DEFINICION DE FLUIDOSustancia que cambia su forma continuamente siempre que este sometido a un esfuerzo cortante, sin importar que tan pequeo sea.Un solido experimenta un desplazamiento definido (o se rompe completamente cuando se somete a un esfuerzo cortante)

En la figura derecha no existe un ni aun para un esfuerzo infinitesimal . En lugar de esto persiste una deformacion continua siempre que se aplique el esfuerzo cortanteDIMENSIONES Y UNIDADES En el estudio de la mecanica deben establecerse abstracciones para describir aquellas manifestaciones del cuerpo que sean de interes. Estas abstracciones se conocen como dimensiones, independientes de otras dimensiones se conocen como dimensiones primarias o basicas.Utilizaremos: Longitud, tiempo, masa y temperatura

En la siguiente tabla se muestra algunos de los sistemas de unidades mas usados

LEY DE LA HOMOGENEIDAD DIMENSIONALUna ecuacion deducida analiticamente que representa un fenomeno fisico debe ser valida para todos los sistemas de unidadesPara que una ecuacion sea dimensionalmente hogomenea, la igualdad numerica entre el primer y segundo miembro debe mantenerse para todos los sistemas de unidades

SOLUCION

CALCULOS DE EJEMPLO

La siguiente es una frmula fsica correcta:Q=K.A. 2gh donde; Q: caudal (m3/s), A: rea; g: aceleracin de la gravedad, h: altura. Determinar la frmula dimensional de K.Aplicamos el principio de homogeneidad dimensional:

3. Hallar las dimensiones de k en la siguiente expresion:

LEY DE VISCOSIDAD DE NEWTON: EL COEFICIENTE DE VISCOSIDAD

OTRA FORMA DE ANALISIS

EJEMPLOS ILUSTRATIVOS

SOLUCION

EJEMPLO 2

EJEMPLO 3

Un bloque de 1 kN de peso y 200 mm de lado se desliza hacia abajo en un plano inclinado sobre una pelcula de aceite con un espesor de 0.0050 mm. Si se utiliza un perfil lineal de velocidades en el aceite, ~cul es la velocidad terminal del bloque? La viscosidad del aceite es 7 x lOe2 P.

Un fluido newtoniano est en el espacio libre entre un eje y una camisa concntrica. Cuando una fuerza de 600 N se aplica a la camisa paralela al eje, la camisa obtiene una velocidad de 1 m/s. Si se aplica una fuerza de 1500 N, Qu velocidad obtendr la camisa? La temperatura de la camisa permanece constante.

Un cuerpo con peso de 120 lb con rea superficial plana se desliza hacia abajo sobre un plano inclinado lubricado que forma un ngulo de 30 con la horizontal. Para viscosidad de 1 P y velocidad del cuerpo de 3 ft/s, determine el espesor de la pelcula lubricante.

EJERCICIOS COMPLEMENTARIOS

SOLUCION