REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DE LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICA

DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL

NCLEO TCHIRAUnidad I

ESTTICA DE FLUDOS.Contenido:

Densidad, Presin, Peso Especfico. Fuerza de empuje, Peso Aparente Principio de Arqumedes. Principio de Pascal.Prof.: ING. Deicy Carolina Ostos Chvez.INTRODUCCINLa materia ordinaria se presenta en alguno de los tres estados siguientes: slido, lquido o gaseoso. Existe un cuarto estado de la materia denominado plasma que es esencialmente un gas ionizado con igual nmero de cargas positivas que negativas.

Un slido cristalino es aqul que tiene una estructura peridica y ordenada, como consecuencia, tiene una forma que no cambia, salvo por la accin de fuerzas externas. Cuando se aumenta la temperatura, los slidos se funden y cambian al estado lquido. Las molculas ya no permanecen en posiciones fijas, aunque las interacciones entre ellas sigue siendo suficientemente grande para que el lquido pueda cambiar de forma sin cambiar apreciablemente de volumen, adaptndose al recipiente que lo contiene.

En el estado gaseoso, las molculas estn en continuo movimiento y la interaccin entre ellas es muy dbil. Las interacciones tienen lugar, cuando las molculas chocan entre s. Un gas se adapta al recipiente que lo contiene pero trata de ocupar todo el espacio disponible.

En este captulo, se estudiarn los denominados fluidos ideales o perfectos, aquellos que se pueden desplazar sin que presenten resistencia alguna. Posteriormente, estudiaremos los fluidos reales, aquellos que presentan cierta resistencia al fluir. La dinmica de fluidos es muy compleja, sobre todo si se presentan los denominados vrtices o torbellinos.ESTTICA DE FLUDOS.

Laestticade fluidos estudia elequilibriodegasesy lquidos. A partir de los conceptos dedensidady depresinse obtiene la ecuacin fundamental de lahidrosttica, de la cual el principio dePascaly el deArqumedespueden considerarse consecuencias. El hecho de que los gases, a diferencia de los lquidos, puedan comprimirse hace que el estudio de ambos tipos de fluidos tengan algunas caractersticas diferentes. En laatmsfera se dan los fenmenos de presin y de empuje que pueden ser estudiados de acuerdo con losprincipiosde la esttica de gases.

Se entiende por fluido unestadode lamateriaen el que la forma de los cuerpos no es constante, sino que se adapta a la del recipiente que los contiene. La materia fluida puede ser trasvasada de un recipiente a otro, es decir, tiene la capacidad de fluir. Los lquidos y los gases corresponden a dos tipos diferentes de fluidos. Los primeros tienen unvolumenconstante que no puede mortificarse apreciablemente por compresin. Se dice por ello que son fluidos incompresibles. Los segundos no tienen un volumen propio, sino que ocupan el del recipiente que los contiene; son fluidos compresibles porque, a diferencia de los lquidos, s pueden ser comprimidos.

El estudio de los fluidos en equilibrio constituye el objeto de la esttica de fluidos, una parte de lafsicaque comprende la hidrosttica o estudio de los lquidos en equilibrio, y la aerosttica o estudio de los gases en equilibrio y en particular delaire.

DENSIDAD DE UN FLUIDOLadensidad de una sustanciase define como el cociente de su masa entre el volumen que ocupa.

La unidad de medida en el S.I. de Unidades es kg/m3, tambin se utiliza frecuentemente la unidad g/cm3Densidad de slidos y lquidos a (20C)SustanciaDensidad (g/cm3)SustanciaDensidad (g/cm3)

Acero7.7-7.9Oro19.31

Aluminio2.7Plata10.5

Cinc7.15Platino21.46

Cobre8.93Plomo11.35

Cromo7.15Silicio2.3

Estao7.29Sodio0.975

Hierro7.88Titanio4.5

Magnesio1,76Vanadio6.02

Nquel8.9Volframio19.34

SustanciaDensidad (g/cm3)SustanciaDensidad (g/cm3)

Aceite0.8-0.9Bromo3.12

Acido sulfrico1.83Gasolina0.68-0.72

Agua1.0Glicerina1.26

Agua de mar1.01-1.03Mercurio13.55

Alcohol etlico0.79Tolueno0.866

Fuente:Manual de Fsica Elemental. Koshkin N. I., Shirkvich M. G.. Edtorial Mir (1975) (pgs. 36-37).

DENSIDAD Y PESO ESPECFICOLa densidad est relacionada con el grado de acumulacin de materia (un cuerpo compacto es, por lo general, ms denso que otro ms disperso), pero tambin lo est con el peso. As, un cuerpo pequeo que es mucho ms pesado que otro ms grande es tambin mucho ms denso. Esto es debido a la relacin P = m g existente entre masa y peso. No obstante, para referirse al peso por unidad de volumen la fsica ha introducido elconceptode peso especficopeque se define como el cociente entre el peso P de un cuerpo y su volumen

El peso especfico representa lafuerzacon quela Tierraatrae a un volumen unidad de la misma sustancia considerada.

La relacin entre peso especfico y densidad es la misma que la existente entre peso y masa. En efecto: siendo g la aceleracin de la gravedad.

La unidad del peso especfico en el SI es el N/m3.

DENSIDAD RELATIVALa densidad relativa de una sustancia es el cociente entre su densidad y la de otra sustancia diferente que se toma como referencia o patrn:

Para sustancias lquidas se suele tomar como sustancia patrnel aguacuya densidad a 4 C es igual a 1000 kg/m3. Para gases la sustancia de referencia la constituye con frecuencia el aire que a 0 C de temperatura y 1 atm de presin tiene una densidad de 1,293 kg/m3. Como toda magnitud relativa, que se obtiene como cociente entre dos magnitudes iguales, la densidad relativa carece de unidades fsicas.

CONCEPTO DE PRESINSe define presin como el cociente entre la componente normal de la fuerza sobre una superficie y el rea de dicha superficie.

La unidad de medida recibe el nombre depascal(Pa).

La fuerza que ejerce un fluido en equilibrio sobre un cuerpo sumergido en cualquier punto es perpendicular a la superficie del cuerpo. La presin es una magnitud escalar y es una caracterstica del punto del fluido en equilibrio.UNIDADES DE PRESIN

En el SI la unidad de presin es el pascal, se representa por Pa y se define como la presin correspondiente a una fuerza de unnewtonde intensidad actuando perpendicularmente sobre una superficie plana de un metro cuadrado. 1 Pa equivale, por tanto, a 1 N/m2.

Existen, no obstante, otras unidades de presin que sin corresponder a ningn sistema de unidades en particular han sido consagradas por el uso y se siguen usando en la actualidad junto con el pascal. Entre ellas se encuentran la atmsfera y el bar.

PRESIN ATMOSFRICALapresin atmosfricaes lapresinque ejerce elairesobre laTierra.

La presin atmosfrica en un punto coincide numricamente con elpesode una columna esttica de aire de seccin recta unitaria que se extiende desde ese punto hasta el lmite superior de la atmsfera. Como ladensidaddel aire disminuye conforme aumenta la altura, no se puede calcular ese peso a menos que seamos capaces de expresar la variacin de la densidad del aireen funcin de la altitudzo de la presinp. Por ello, no resulta fcil hacer un clculo exacto de la presin atmosfrica sobre un lugar de la superficie terrestre; por el contrario, es muy difcil medirla, por lo menos, con cierta exactitud ya que tanto la temperatura como la presin del aire estn variando continuamente.

PRESIN ABSOLUTA Y RELATIVAEn determinadas aplicaciones la presin se mide no como la presin absoluta sino como la presin por encima de lapresin atmosfrica, denominndosepresin relativa,presin normal,presin de gaugeopresin manomtrica.

Consecuentemente, la presin absoluta es la presin atmosfrica (Pa) ms la presin manomtrica (Pm) (presin que se mide con el manmetro).

VARIACIN DE PRESION CON LA ALTURAP= P liq x g x hDonde:

p= Presin Inicial

liq. =Densidad del lquido

g= gravedad

h= altura.PRINCIPIO DE PASCALLa presin aplicada en un punto de un lquido contenido en un recipiente se transmite con el mismo valor a cada una de las partes del mismo.

Este enunciado, obtenido a partir de observaciones y experimentos por el fsico y matemtico francs Blas Pascal (1623-1662), se conoce como principio de Pascal.

El principio de Pascal puede ser interpretado como una consecuencia de la ecuacin fundamental de la hidrosttica y del carcter incompresible de los lquidos. En esta clase de fluidos la densidad es constante, de modo que de acuerdo con la ecuacin p = po + g h si se aumenta la presin en la superficie libre, por ejemplo, la presin en el fondo ha de aumentar en la misma medida, ya que g h no vara al no hacerlo h.

La prensa hidrulica constituye la aplicacin fundamental del principio de Pascal y tambin un dispositivo que permite entender mejor su significado. Consiste, en esencia, en dos cilindros de diferente seccin comunicados entre s, y cuyo interior est completamente lleno de un lquido que puede ser agua o aceite. Dos mbolos de secciones diferentes se ajustan, respectivamente, en cada uno de los dos cilindros, de modo que estn en contacto con el lquido. Cuando sobre el mbolo de menor seccin S1 se ejerce una fuerza F1 la presin p1 que se origina en el lquido en contacto con l se transmite ntegramente y de forma instantnea a todo el resto del lquido; por tanto, ser igual a la presin p2 que ejerce el lquido sobre el mbolo de mayor seccin S2, es decir:

p1 = p2

y por tanto:

Si la seccin S2 es veinte veces mayor que la S1, la fuerza F1 aplicada sobre el mbolo pequeo se ve multiplicada por veinte en el mbolo grande.

La prensa hidrulica es una mquina simple semejante a la palanca de Arqumedes, que permite amplificar la intensidad de las fuerzas y constituye el fundamento de elevadores, prensas, frenos y muchos otros dispositivos hidrulicos de maquinaria industrial.

P1 = P2

P1, P2 = Presiones en 1 y en 2F1, F2 = Fuerzas 1 y 2S1, S2 = Superficies 1 y 2BIBLIOGRAFA DOE Fundamentals Handbook -Thermodynamics, Heat Transfer, And Fluid Flow, Volume 1, U.S. Department of Energy

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agua= 1000 Kg/m

P atm.= 1,01x10 EMBED Equation.3 Pa.

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