Lic. Luis Dvila del CarpioMECNICA DE FLUIDOSCAPITULO - 02

PROPSITOS Identifica las principales propiedades de los Fluidos: Densidad y Presin.

Reconocen cuando un fluido interacta con otro cuerpo sobre todo con los slidos.

Identifican las Propiedades de los fluidos para desarrollar problemas prcticos.

Definicin: La mecnica de fluidos es la rama de la fsica que estudia el movimiento de los fluidos (gases y lquidos) as como las fuerzas que los provocan, aplicando los principios fundamentales de la mecnica general. Tambin estudia las interacciones entre el fluido y el contorno que lo limita y su hiptesis fundamental en la que se basa es la hiptesis del medio continuo que es aquella que considera que el fluido es continuo a lo largo del espacio que ocupa, ignorando por tanto su estructura molecular y las discontinuidades asociadas a esta.

FluidoUn fluido es una sustancia o medio continuo que se deforma continuamente ante la aplicacin de una solicitacin o tensin tangencial sin importar la magnitud de sta.GASESLQUIDOS

Hidrosttica

Como su nombre lo dice es la rama de la mecnica de fluidos que estudia los lquidos en equilibrio, es decir que se encuentran en reposo sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posicin.

Es una rama de la fsica rige el movimiento de los lquidos y las tcnicas para lograr un optimo aprovechamiento de las aguas mediante diversas leyes. Hidrulica

DensidadSe define como su masa por unidad de volumen.UNIDADES:

Kg/m3 ; g/cm3

PresinDefinimos la presin P en ese punto como la fuerza normal por unidad de rea, es decir, la razn entre dF' y dA

La presin atmosfrica Pa es la presin de la atmsfera terrestre, es decir, la presin en el fondo de este mar de aire en que vivimos. Esta presin vara con el estado del tiempo y con la altitud. La presin atmosfrica normal al nivel del mar (valor medio) es 1 atmsfera (atm), definida exactamente como 101,325 Pa. Con cuatro cifras significativas:PRESIN DE LOS GASESMANMETRO: Instrumento que permite medir la presin de los gases.

EXPERIMENTO DE TORRICELLI

PROBLEMAS DE APLICACIN:

Ejm 01: Calcule la masa y el peso del aire en una habitacin a 20 C cuyo piso mide 4.0 m x 5.0 m y que tiene una altura de 3.0 m. Qu masa y peso tiene un volumen igual de agua?

Ejm 02: En la habitacin descrita en el ejemplo anterior, qu fuerza total descendente acta sobre el piso debida a una presin del aire de 1.00 atm?

Ejm 03: El colchn de una cama de agua mide 2 m de largo por 2 m de ancho y 30 cm de profundidad. A) Encuentre el peso del agua en el colchn. B) Encuentre la presin que ejerce el agua sobre el suelo cuando la cama de agua descansa en su posicin normal. Suponga que toda la superficie inferior de la cama tiene contacto con el suelo.

Presin, profundidad y Ley de Pascal

Ley de Pascal: la presin aplicada a un fluido encerrado se transmite sin disminucin a todas las partes del fluido y las paredes del recipiente.PRENSA HIDRULICA

Medidores de presin

FlotacinLa flotacin es un fenmeno muy conocido: un cuerpo sumergido en agua parece pesar menos que en el aire. Si el cuerpo es menos denso que el fluido, entonces flota. El cuerpo humano normalmente flota en el agua, y un globo lleno de helio flota en el aire.El principio de Arqumedes establece lo siguiente: si un cuerpo est parcial o totalmente sumergido en un fluido, ste ejerce una fuerza hacia arriba sobre el cuerpo igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo.

Ejm 04: Un tanque de almacenamiento de 12.0 m de profundidad est lleno de agua. La parte superior del tanque est abierto al aire. Cul es la presin absoluta en el fondo del tanque? Y la presin manomtrica?

Ejm 05: Si la densidad del lquido B es 800 kg/m3, determina la altura h. (h`=40 cm )

Ejm 06: Si los lquidos no son miscibles, determina la densidad del lquido B, sabiendo que densidad de A es 1200 kg/m3, h= 0,20 m y h`= 1,20 m.

Ejm 07: Una estatua de oro slido de 15.0 kg de peso est siendo levantada de un barco hundido (figura). Qu tensin hay en el cable cuando la estatua est en reposo y totalmente sumergida en el agua?Ejm 08: A la base de un edificio llega el agua con una presin de 250 KPa. Hasta qu piso llegar el agua con facilidad? ( cada piso tiene una altura de 2.5 m )

Ejm 09: En el tubo en U de la figura, se ha llenado la rama de la derecha con mercurio y la de la izquierda con un lquido de densidad desconocida. Los niveles definitivos son los indicados en el esquema. Hallar la densidad del lquido desconocido.

Ejm 10: Un tubo en U que est abierto en ambos extremos se llena parcialmente con agua. Despus se vierte keroseno de densidad 0,82 g/cm3 en uno de los lados que forma una columna de 6cm de altura. Determine la diferencia de altura h entre las superficies de los dos lquidos

Ejm 11: Si en el pistn pequeo se aplica una fuerza de 100 N, cuanta masa se puede levantar en el mbolo mayor?( A1= 1 cm2; A2 = 100 cm2 )Ejm 12: En la prensa hidrulica mostrada, con cunta fuerza en el mbolo menor se podr levantar el carrito del mbolo mayor, si tiene 2 toneladas y media? ( A1 = 2 cm2; A2= 1200 cm2 )

Ejm 13: Un bloque cbico de madera de 10.0 cm por lado flota en la interfaz entre aceite y agua con su superficie inferior 1.50 cm bajo la interfaz (figura). La densidad del aceite es de 790 kg/m3. a) Qu presin manomtrica hay en la superficie superior del bloque? b) Y en la cara inferior? c) Qu masa y densidad tiene el bloque?

Ejm 14: Un cuerpo dejado en la superficie de una piscina, se mantiene con el 15% de su volumen fuera del agua. Cul es la densidad del cuerpo?Ejm 15: Si la esferita tiene 2 . 10-3 m3 de volumen y una masa de 500 g, determina la tensin en la cuerda.

Flujo de fluidoTubo de flujo delimitado por lneas de flujo. En flujo estable, el fluido no puede cruzar las paredes de un tubo de flujo.

Consideremos primero el caso de un fluido incompresible cuya densidad tiene el mismo valor en todos los puntos. La masa dm1 que fluye al tubo por A1 en el tiempo dt es dm1 = 1A1v1dt. De manera similar, la masa dm2 que sale por A2 en el mismo tiempo:La ecuacin de continuidad

Ecuacin de Bernoulli

Ejm 16: Como parte de un sistema de lubricacin para maquinaria pesada, un aceite con densidad de 850 kg/m3 se bombea a travs de un tubo cilndrico de 8.0 cm de dimetro a razn de 9.5 litros por segundo. a) Calcule la rapidez del aceite y la tasa de flujo de masa. b) Si el dimetro del tubo se reduce a 4.0 cm, qu nuevos valores tendrn la rapidez y la tasa de flujo de volumen? Suponga que el aceite es incompresible.

En una casa entra agua por un tubo con dimetro interior de 2 cm a una presin absoluta de 4.105 Pa (unas 4 atm). Un tubo de 1 cm de dimetro va al cuarto de bao del segundo piso, 5 m ms arriba (figura). La rapidez de flujo en el tubo de entrada es de 1,5 m/s. Calcule la rapidez de flujo, la presin y la tasa de flujo de volumen en el cuarto de bao.

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