06 - Hidrostatica - Hidrodinamica
06 - Hidrostatica - Hidrodinamica
06 - Hidrostatica - Hidrodinamica
1 – FLUIDOS
2 – HIDROSTÁTICA
3 – HIDRODINÁMICA
1 – FLUIDOS
Son fluidos tanto los líquidos como los gases. Su forma puede cambiar fácilmente
por escurrimiento debido a la acción de fuerzas pequeñas.
HIDROSTÁTICA
HIDRODINÁMICA
DENSIDAD
DENSIDAD
Densidades de algunas sustancias comunes
Observación:
Normalmente se piensa que algo es denso cuando es muy espeso (sopa o puré).
En física, a esa propiedad no se la llama densidad, se la llama viscosidad.
2 – HIDROSTÁTICA
DENSIDAD
Un material homogéneo, como el hielo o el hierro,
tiene la misma densidad en todas sus partes.
Fluido incompresible (su densidad no puede cambiar)
Sin embargo…
la densidad de algunos materiales varía de un punto a otro dentro del material.
Fluido compresible (su densidad cambia de un punto a otro)
Ejemplos:
- El material del cuerpo humano, incluye grasa de baja densidad (940 kg/m3
aproximadamente) y huesos de elevada densidad (de 1700 a 2500 kg/m3).
- La atmósfera terrestre es menos densa a mayores altitudes.
- Los océanos son más densos a mayores profundidades.
m
Para estos materiales, ρ= describe la densidad media.
V
2 – HIDROSTÁTICA
PESO ESPECÍFICO
Pesp = ρ g
2 – HIDROSTÁTICA
PRESIÓN EN UN FLUIDO
Cuando un fluido (líquido o gas) está en reposo, ejerce una fuerza perpendicular
a cualquier superficie en contacto con él, como la pared de un recipiente.
F⊥
p= Presión de un cuerpo [Pa]
A
Si bien el fluido considerado como un todo está en reposo, las moléculas que lo
componen están en movimiento la fuerza ejercida por el fluido se debe a los
choques de las moléculas con su entorno.
2 – HIDROSTÁTICA
PRESIÓN EN UN FLUIDO
PRESIÓN ATMOSFÉRICA
Es la presión de la atmósfera terrestre, es decir, la presión en el fondo del “mar”
de aire en el que vivimos. Varía con el estado del tiempo y con la altitud.
A nivel del mar vale:
PRESIÓN SANGUÍNEA
La presión se ejerce
en TODAS las direcciones.
Observación:
Si tomamos el punto 1 en la superficie del fluido: p1 = p 0 , y1 = 0 ,
Presión a una
profundidad h p h = p 0 + ρ gh p0: presión en la superficie.
2 – HIDROSTÁTICA
y1 = y 2 p1 = p 2
Todas las columnas de fluido tienen la misma altura, sin importar cuál sea su forma.
2 – HIDROSTÁTICA
PRINCIPIO DE PASCAL
La presión aplicada en un punto de un fluido incompresible contenido
en un recipiente cerrado se transmite con igual intensidad a todos los
puntos del fluido y a las paredes del recipiente que lo contiene.
A2
F2 = F1
A1
Ejemplos:
- sillas de los dentistas,
- gatos hidráulicos para autos,
- elevadores,
- frenos hidráulicos.
MEDIDORES DE PRESIÓN
p − p atm = ρ gh
p presión absoluta,
p - patm presión manométrica.
h diferencia de altura de las columnas de líquido.
2 – HIDROSTÁTICA
EJEMPLO
EMPUJE
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
Cuando un cuerpo se
sumerge en un líquido
MOVIMIENTO DE UN FLUIDO
CAUDAL (Q) Cantidad de líquido que pasa por un área dada en un cierto tiempo.
ECUACIÓN DE CONTINUIDAD
La masa de un fluido en movimiento no cambia al fluir.
Q entrante = Q saliente
A1 .v1 = A2 .v 2
Ecuación de Continuidad,
fluido incompresible
3 – HIDRODINÁMICA
ECUACIÓN DE BERNOULLI
Es el Teorema General de la Hidrodinámica
Surge de la aplicación del principio de conservación de la energía mecánica,
pero aplicada a un fluido dentro de un tubo.
1 1
p1 + ρ v1 + ρ gy1 = p 2 + ρ v 2 2 + ρ gy 2
2 Es válida si el tubo es vertical,
2 2 horizontal o si está inclinado.
1 1
pA + ρ v A 2 + ρ gy A = p B + ρ v B 2 + ρ gy B Ecuación de Bernoulli
2 2
A A .v A = AB .v B Ecuación de Continuidad
En los fluidos reales existe una oposición o resistencia al movimiento del fluido.
Ejemplo:
Si tenemos dos jeringas y queremos expulsar los fluidos que contienen
lo más rápido posible:
- Jeringa cargada con agua se debe aplicar un poco de fuerza y el agua sale.
- Jeringa cargada con dulce de leche se debe aplicar una mayor fuerza
y aún así sale muy lentamente.
3 – HIDRODINÁMICA
FLUIDOS REALES
Resistencia Hidrodinámica
Es un parámetro que da una indicación del grado de facilidad de un fluido a
moverse dentro de un tubo. R : resistencia hidrodinámica
Ley de Ohm ∆ P = Q .R ∆ P : diferencia de presión en
de la Hidrodinámica
los extremos del tubo [Pa]
Q : caudal [m3/s]
Cuanto mayor es R mayor presión se deberá aplicar al fluido para tener el mismo caudal.
Cuanto mayor es R y la presión aplicada es la misma se obtiene menor caudal.