generalidades-07-09

8/18/2019 generalidades-07-09

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EFINICIONES GENERALES Y PROPIE A ES E

LOS FLUI OS

DOCENTE: Loayza Rivas Carlos Adolfo

ESTUDIANTES:

• Delgado Delgado Yon Max

• Yen Rucoba

• Becerra Eneque Yafanor Agustin

CURSO: Mecnica De !luidos "

GRUPO: #$ %

TEMA: Definiciones &enerales de los !luidos y sus 'ro(iedades

FECHA DE ENTREGA DEL INFORME: )%*+,*%-

'"ME#.EL / C0"CLAY1 / 'ER2

3+%-

Mecánica de Fluidos I DOCENTE: Loayza RivasCarlos Adolfo

FACULTAD DE INGENIERIA, ARQUITECTURA Y

INGENIERIA CIVIL


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MECÁNICA DE FLUIDOS

I. DEFINICIONES GENERALES

I.1. RESEÑA HISTORICA:

La 4ecnica de fluidos 4oderna nace con Lud5ing 'randtl6 quien en %7+8elaboro la s9ntesis entre la idrulica (rctica y la idrodin4ica te;rica al

introducir la teor9a de ca(a l94ite<

=arios 4ate4ticos geniales del siglo >="""? Bernouill96 Clairaut6 D@Ale4bert6

Lagrange y Euler ab9an elaborado6 con la ayuda del clculo diferencial e

integral6 una s9ntesis idrodin4ica (erfecta? (ero no ab9an obtenido

resultados (rcticos ni ex(licado ciertos fen;4enos observados en la realidad<

'or otro lado6 los tcnicos idrulicos ab9an desarrollado 4ultitud de f;r4ulas

e4(9ricas y ex(eri4entos (ara la soluci;n de los (roble4as que las

construcciones idrulicas (resentaban6 sin (reocu(arse de buscarles base

te;rica alguna<

El a(orte de 'randtl fue usta4ente lograr que a4bas tendencias se unifiquen

(ara 4arcar el inicio de una nueva ciencia con base te;rica y res(aldo

ex(eri4ental< El cuadro (resentado es una s9ntesis a(retada de los cient9ficos

y tcnicos que contribuyeron al desarrollo de la 4ecnica de fluidos<



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!

I.2. CONCEPTO:

La 4ecnica de fluido es la (arte de la f9sica que se ocu(a de la acci;n de los

fluidos en re(oso o en 4ovi4iento6 as9 co4o de las a(licaciones y

4ecanis4os de ingenier9a que utilizan fluidos< La 4ecnica de fluidos es

funda4ental en ca4(os tan diversos co4o la aeronutica6 la ingenier9a

qu94ica6 civil e industrial6 la 4eteorolog9a6 las construcciones navales y la

oceanograf9a<

La 4ecnica de fluidos (uede subdividirse en dos ca4(os (rinci(ales:

- La estática e !"#i$s $ hidrostática:

ue se ocu(a de fluidos en re(oso6 y la din4ica de fluidos6 que trata de

fluidos en 4ovi4iento< El tr4ino de hidrodinámica se a(lica al fluo de

l9quidos o al fluo de los gases a baa velocidad6 en el que (uede

considerarse que el gas es esencial4ente inco4(resible<

- La ae%$i&á'ica $ i&á'ica e (ases:


1. LUDWING PRANDTL


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"e ocu(a del co4(orta4iento de los gases cuando los ca4bios de

velocidad y (resi;n son suficiente4ente grandes (ara que sea necesario

incluir los efectos de co4(resibilidad<

Entre las a(licaciones de la 4ecnica de fluidos estn la (ro(ulsi;n a corro6

las turbinas6 los co4(resores y las bo4bas< La idrulica estudia la utilizaci;nen ingenier9a de la (resi;n del agua o del aceite<

I.). CIENCIAS RELACIONADAS A LA MECÁNICA DE FLUIDOS:

Dentro de las ciencias relacionadas a la 4ecnica de fluidos6 la ingenier9a de

los fluidos envuelve un a4(lio rango de a(licaciones que tienen en co4n la

4ani(ulaci;n artificial de los fluidos en beneficio del o4bre o del 4edio

a4biente< .ales a(licaciones van desde la distribuci;n del agua (ara el riego o

consu4o u4ano6 la dis(osici;n de desecos l9quidos6 entre otras<

De esta 4anera la ingenier9a de fluidos (uede dividirse en las siguientes

reas:

Hi%á#"ica:

'lanea4iento y diseFo de soluciones de ingenier9a a (roble4as

relativos al agua6 que e4ergen en el a4biente natural y en el

a(roveca4iento artificial de este fluido<

O"e$*i%a#"ica:

DiseFo y construcci;n de controles idrulicos6 trans4isi;n idrulica y

4aquinas idrulicas cuyo fluido de trabao es el aceite<

Ne#'ática:

DiseFo y construcci;n de controles neu4ticos6 trans4isi;n neu4tica6

co4(resoras y 4aquinas neu4ticas que trabaan con aire co4(ri4ido<

Ae%$&á#tica:



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# A(licaci;n de la aerodin4ica y tecnolog9as relativas al diseFo6

construcci;n y 4aneo de ve9culos areos: (laneadores6 aeronaves6

elic;(teros6 coetes y 4iles<

Ma+#i&as t,%'icas:

A(roveca4iento de fluidos con transferencia de calor y

co4(resibilidad< DiseFo de (rocesos y 4aquinas tr4icas<


2. OBRA HIDRAULICA

3. MAQUINA OLEOHIDRAULICA


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$

ESTADOS DE LA MATERIA:

La 4ateria se (resenta en ) estados o for4as de agregaci;n: solido6 l9quido y

gaseoso< in e4bargo6 existe un cuarto estado deno4inado (las4a<

Dadas las condiciones existentes en la su(erficie terrestre6 s;lo algunas

sustancias (ueden allarse de 4odo natural en los tres estados6 tal es el caso

del agua<

La 4ayor9a de sustancias se (resentan en un estado concreto< As96 los4etales o las sustancias que constituyen los 4inerales se encuentran en

estado s;lido y el ox9geno o el C13 en estado gaseoso:

L$s s-"i$s:

En los s;lidos6 las (art9culas estn unidas (or fuerzas de atracci;n 4uy

grandes6 (or lo que se 4antienen fias en su lugar? solo vibran unas al lado

de otras<

'ro(iedades:

. .ienen for4a y volu4en constantes<

. e caracterizan (or la rigidez y regularidad de sus estructuras<

. #o se (ueden co4(ri4ir6 (ues no es (osible reducir su volu4en(resionndolos<

. e i"ata&: au4entan su volu4en cuando se calientan6 y se c$&t%ae& dis4inuyen su volu4en cuando se enfr9an<



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%

L$s "/+#i$s:Las (art9culas estn unidas6 (ero las fuerzas de atracci;n son 4s dbiles

que en los s;lidos6 de 4odo que las (art9culas se 4ueven y cocan entre

s96 vibrando y deslizndose unas sobre otras<

'ro(iedades:. #o tienen for4a fia (ero s9 volu4en<. La variabilidad de for4a y el (resentar unas (ro(iedades 4uy es(ec9ficasson caracter9sticos de los l9quidos<. Los l9quidos ado(tan la for4a del reci(iente que los contiene<. F"#e& o se escurren con 4uca facilidad si no estn contenidos en unreci(iente? (or eso6 al igual que a los gases6 se los deno4ina fluidos<. e dilatan y contraen co4o los s;lidos

L$s (ases:

En los gases6 las fuerzas de atracci;n son casi inexistentes6 (or lo que las(art9culas estn 4uy se(aradas unas de otras y se 4ueven r(ida4ente y

en cualquier direcci;n6 trasladndose incluso a largas distancias<

'ro(iedades:. #o tienen for4a ni volu4en fios<. En ellos es 4uy caracter9stica la gran variaci;n de volu4en queex(eri4entan al ca4biar las condiciones de te4(eratura y (resi;n<. El gas ado(ta el ta4aFo y la for4a del lugar que ocu(a<. 1cu(a todo el es(acio dentro del reci(iente que lo contiene<. e (ueden co4(ri4ir con facilidad6 reduciendo su volu4en<

. e difunden y tienden a 4ezclarse con otras sustancias gaseosas6l9quidas e6 incluso6 s;lidas<. e dilatan y contraen co4o los s;lidos y l9quidos<


4. ESTADOS DE LA MATERIA


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&

P"as'a:Existe un cuarto estado de la 4ateria lla4ado (las4a6 que se for4an baote4(eraturas y (resiones extre4ada4ente altas6 aciendo que los

i4(actos entre los electrones sean 4uy violentos6 se(arndose del ncleo

y deando s;lo to4os dis(ersos<El (las4a6 es as96 una 4ezcla de ncleos (ositivos y electrones libres6 que

tiene la ca(acidad de conducir electricidad<2n ee4(lo de (las4a (resente en nuestro universo es el sol<1tros ee4(los:

P"as'as te%%est%es:

0 Los rayos durante una tor4enta<0 El fuego<0 El 4ag4a<0 La lava<0 La ionosfera<0 La aurora boreal<

P"as'as esacia"es ast%$!/sic$s:



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'0 Las estrellas G(or ee4(lo6 el olH<0 Los vientos solares<0 El 4edio inter(lanetario Gla 4ateria entre los (lanetas del iste4a olarH6el 4edio interestelar Gla 4ateria entre las estrellasH y el 4edio intergalctico

Gla 4ateria entre las galaxiasH<

0 Los discos de acreci4iento<

U& esta$ esecia" es e" Esta$ C$&e&sa$ e $se0Ei&stei&:

Re(resentan un quinto estado de la 4ateria visto (or (ri4era vez en %7--<

El estado lleva el no4bre de atyendra #at Bose y Albert Einstein6 quien

(redio su existencia acia %73+< Los condensados BIE son su(erflu9dosgaseosos enfriados a te4(eraturas 4uy cercanas al cero absoluto GI3J) $

C o K8-76J $!H<En este estado6 todos los to4os de los condensados alcanzan el 4is4o

estado 4ecnicoIquantu4 y (ueden fluir sin tener ninguna fricci;n entre s9<

La (ro(iedad que lo caracteriza es que una cantidad 4acrosc;(ica de las

(art9culas del 4aterial (asan al nivel de 49ni4a energ9a6 deno4inado

estado funda4ental<'ara acernos una idea de lo que ser9a un obeto cotidiano estando en

estado de BoseIEinstein6 (ro(one4os i4aginar que varias (ersonas

estuvieran sentadas en la 4is4a silla6 no una sentada sobre otra6 sino

literal4ente todas sentadas en la 4is4a silla6 ocu(ando el 4is4o es(acio

en el 4is4o 4o4ento<

- Dat$ c#%i$s$: El estado de BoseIEinstein se (odr9a considerar el estado +de la 4ateria6 ya que se da en (art9culas bos;nicas Go que se co4(ortan


5. ESTADO PLASMATICO


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1(co4o las 4is4asH cuando se acercan al cero absoluto6 que es la 4enor

te4(eratura que un cuer(o (uede alcanzar<

I.3. DIFERENCIA ENTRE S4LIDO 5 FLUIDO:

La 4ateria se (resenta en la naturaleza en diferentes estados de agregaci;n:

solido6 liquido6 gaseoso y (las4tico Ggas ionizadoH en funci;n de:

- La te4(eratura externa del 4edio<

- La (resi;n externa del 4edio<

- La estructura interna de la sustancia<

- Las fuerzas de los enlaces que unen los to4os de las sustancias<

- Las distancias entre los to4os de la sustancia<

Las diferencias son:



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11

SOLIDO FLUIDO

FORMA Deter4inado "ndeter4inada

6OLUMEN Deter4inado Deter4inado

FLU7O #o fluye!luye a 4enor velocidad

que los gases

COMPRESION "nco4(resible Muy (oco co4(resible

FUER8AS DECOHECION ENTRE SUS

PARTICULASMuy fuertes !uertes

DISTANCIA ENTREPARTICULAS

Muy (equeFas 'equeFas

ORDENACION DE LASPARTICULAS

1rdenadasCierta libertad de

4ovi4iento



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1I.9. SOLIDO PERFECTO 5 LIUIDO PERFECTO:

- S$"i$ e%!ect$:

1 ta4bin solido ideal6 es la for4a id;nea de las caracter9sticas de un

cuer(o s;lido6 un s;lido (erfecto es indefor4able y tiene una densidad

constante en toda su 4asa< En realidad no existe6 es una abstracci;n que

se utiliza (ara si4(lificar los teore4as y (lantea4ientos en f9sica<

2n cuer(o s;lido real es defor4able< Es decir6 (uede ca4biar de for4a o

ta4aFo6 (or ee4(lo debido a ca4bios de te4(eratura o tensiones

a(licadas< 2n s;lido r9gido (or tanto es un s;lido ideal no defor4able< La

caracter9stica o definici;n de un s;lido no defor4able ser9a la de un 4edio

4aterial en el que la distancia entre dos (untos cualesquiera (er4anece

invariable<

- F"#i$ e%!ect$:

Lla4a4os fluido ideal a aquel que fluye sin dificultad alguna6 aquel cuya

viscosidad vale cero< .al fluido no existe (ero en ciertas circunstancias en

las que resulta una razonable a(roxi4aci;n a la realidad se (ueden a(licar

algunas de sus (ro(iedades y leyes de 4ovi4iento a los fluidos de verdad<

El 4ovi4iento de un fluido real es 4uy co4(leo< 'ara si4(lificar su

descri(ci;n considerare4os el co4(orta4iento de un fluido ideal cuyas

caracter9sticas son las siguientes:

%


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1!)


14/34

1"1. DENSIDAD

1.1. D!"#$%$

La densidad es una 4agnitud escalar referida a la cantidad de 4asa en un

deter4inado volu4en de una sustancia< e si4boliza 4ediante la letragriega NO GroH<

En otras (alabras es la densidad es la raz;n entre la 4asa de un cuer(o y

el volu4en que ocu(a<

ρ=m

∀

i considera4os dos cuer(os de la 4is4a naturaleza6 cuanto 4ayor es el

volu4en6 4ayor es la 4asa del cuer(o considerado< #o obstante6 existe

algo caracter9stico del ti(o de 4ateria que co4(one al cuer(o en cuesti;n yque ex(lica (or qu dos cuer(os de sustancias diferentes que ocu(an el

4is4o volu4en no tienen la 4is4a 4asa o viceversa<

Aun cuando (ara cualquier sustancia la 4asa y el volu4en son

directa4ente (ro(orcionales6 la relaci;n de (ro(orcionalidad es diferente

(ara cada sustancia<


http://www.monografias.com/trabajos36/naturaleza/naturaleza.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/naturaleza/naturaleza.shtml


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1#

La densidad de una sustancia es la 4asa que corres(onde a un volu4en

unidad de dica sustancia< u unidad en el " es el cociente entre la unidad

de 4asa y la del volu4en6 es decir Pg*4)<

A diferencia de la 4asa o el volu4en6 que de(enden de cada obeto6 su

cociente de(ende sola4ente del ti(o de 4aterial de que est constituido y

no de la for4a ni del ta4aFo de aqul< e dice (or ello que la densidad es

una (ro(iedad o atributo caracter9stico de cada sustancia< En los s;lidos la

densidad es a(roxi4ada4ente constante6 (ero en los l9quidos6 y

(articular4ente en los gases6 var9a con las condiciones de 4edida< As9 en

el caso de los l9quidos se suele es(ecificar la te4(eratura a la que se

refiere el valor dado (ara la densidad y en el caso de los gases se a de

indicar6 unto con dico valor6 la (resi;n<

D!#'$()( (! *) +$!* 142 /+3 0 *) (!#'$()( (!* )) 1 / +3

1.2. P$#%$$ (! A6+!(!'

El (rinci(io de Arqu94edes afir4a que todo cuer(o su4ergido de for4a total

o (arcial en un fluido en re(oso6 ex(eri4enta un e4(ue vertical y acia

arriba igual al (eso de fluido desaloado6 esta fuerza se lla4a e4(ue

idrosttico o de Arqu94edes<


http://www.monografias.com/trabajos28/propiedad-intelectual-comentarios-tendencias-recientes/propiedad-intelectual-comentarios-tendencias-recientes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos28/propiedad-intelectual-comentarios-tendencias-recientes/propiedad-intelectual-comentarios-tendencias-recientes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtml


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1$

E=mg= ρf gV

La ex(licaci;n del (rinci(io de Arqu94edes consta de dos (artes co4o seindica en las figuras:

• El estudio de las fuerzas sobre una (orci;n de fluido en equilibrio

con el resto del fluido<

• La sustituci;n de dica (orci;n de fluido (or un cuer(o solido de la

4is4a for4a y di4ensiones<

1.3. D!#'$()( 0 P!' E'!%6"%

• La densidad est relacionada con el grado de acu4ulaci;n de

4ateria Gun cuer(o co4(acto es6 (or lo general6 4s denso que

otro 4s dis(ersoH6 (ero ta4bin lo est con el (eso< As96 un cuer(o

(equeFo que es 4uco 4s (esado que otro 4s grande es

ta4bin 4uco 4s denso< Esto es debido a la relaci;n ' Q 4 g



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1%existente entre 4asa y (eso< #o obstante6 (ara referirse al (eso (or

unidad de volu4en la f9sica a introducido el conce(to de (eso

es(ec9fico 'e que se define co4o el cociente entre el (eso ' de un

cuer(o y su volu4en<

Pe= P∀

• El (eso es(ec9fico re(resenta la fuerza con que la .ierra atrae a un

volu4en unidad de la 4is4a sustancia considerada<

La relaci;n entre (eso es(ec9fico y densidad es la 4is4a que la existente

entre (eso y 4asa<

En efecto6 siendo g la aceleraci;n de la gravedad6 la unidad del (eso

es(ec9fico en el " es el #*4)<

1.4. C)+7$' (! (!#'$()(

En general6 la densidad de una sustancia var9a cuando ca4bia la (resi;n o

la te4(eratura6 y en los ca4bios de estado< En (articular se a establecido

e4(9rica4ente:

• Cuando au4enta la (resi;n6 la densidad de cualquier 4aterial

estable ta4bin au4enta<

• Co4o regla general6 al au4entar la te4(eratura6 la densidad

dis4inuye Gsi la (resi;n (er4anece constanteH< in e4bargo6

existen notables exce(ciones a esta regla<

'or ee4(lo6 la densidad del agua dulce crece entre el (unto de fusi;n Ga

+ $CH y los 8 $C? algo si4ilar ocurre con el silicio a baas te4(eraturas<

El efecto de la te4(eratura y la (resi;n en los s;lidos y l9quidos es 4uy

(equeFo6 (or lo que t9(ica4ente la co4(resibilidad de un l9quido o s;lido es

de 1()$

*ar)1

+1 *ar,(-1 M.a/ y el coeficiente de dilataci;n tr4ica es de1()# 0 )1< Las consideraciones anteriores llevan a que una ecuaci;n de

estado (ara una substancia ordinaria debe satisfacer las siguientes

restricciones:


http://www.monografias.com/trabajos10/teca/teca.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/teca/teca.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/origen-tierra/origen-tierra.shtmlhttps://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttps://es.wikipedia.org/wiki/Cambio_de_estadohttps://es.wikipedia.org/wiki/Agua_dulcehttps://es.wikipedia.org/wiki/Agua_dulcehttps://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Celsiushttps://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Celsiushttps://es.wikipedia.org/wiki/Siliciohttps://es.wikipedia.org/wiki/Compresibilidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/Compresibilidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/Bar_(unidad_de_presi%C3%B3n)https://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_dilataci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Kelvinhttps://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_constitutivahttps://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_constitutivahttp://www.monografias.com/trabajos10/teca/teca.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/origen-tierra/origen-tierra.shtmlhttps://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttps://es.wikipedia.org/wiki/Cambio_de_estadohttps://es.wikipedia.org/wiki/Agua_dulcehttps://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Celsiushttps://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Celsiushttps://es.wikipedia.org/wiki/Siliciohttps://es.wikipedia.org/wiki/Compresibilidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/Bar_(unidad_de_presi%C3%B3n)https://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_dilataci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Kelvinhttps://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_constitutivahttps://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_constitutiva


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1&

∅ ( ρ , p,T )=0,{∂ ρ

∂T =−∂∅

∂ T ( ∂∅∂ ρ )−1

≤0

∂ ρ

∂ p=−∂∅

∂ p ( ∂∅

∂ ρ )−1

≥0

'or otro lado6 la densidad de los gases es fuerte4ente afectada (or la

(resi;n y la te4(eratura< La ley de los gases ideales describe

4ate4tica4ente la relaci;n entre estas tres 4agnitudes:

ρ= pM

RT

D;nde:

RQ constante universal de los gases ideales<

'Q (resi;n del gas<

MQ 4asa 4olar <

.Q te4(eratura absoluta<

Eso significa que un gas ideal a )++ S G3J $CH y % at4 du(licar su

densidad si se au4enta la (resi;n a 3 at4 4anteniendo la te4(eratura

constante o6 alternativa4ente6 se reduce su te4(eratura a

%-+ S 4anteniendo la (resi;n constante<

1# T)7*) (! *' V)*!' (! A*#)' S'8)#%$)'


https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_los_gases_idealeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Constante_universal_de_los_gases_idealeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Masa_molarhttps://es.wikipedia.org/wiki/Masa_molarhttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_absolutahttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_absolutahttps://es.wikipedia.org/wiki/Kelvinhttps://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Celsiushttps://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera_(unidad)https://es.wikipedia.org/wiki/Kelvinhttps://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_los_gases_idealeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Constante_universal_de_los_gases_idealeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Masa_molarhttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_absolutahttps://es.wikipedia.org/wiki/Kelvinhttps://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Celsiushttps://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera_(unidad)https://es.wikipedia.org/wiki/Kelvin


19/34

1'

2. PESO ESPEC9FICO

2.1. D!"#$%$

e lla4a (eso es(ec9fico a la relaci;n entre el (eso de una sustancia y

su volu4en< Es re(resentada (or la letra griega O Gga44aH


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( Q (eso es(ec9fico


21/34

1• En el siste4a internacional de unidades G"H se ex(resa en

#e5ton (or 4etro cubico G#*4)H<

• En el siste4a tcnico se 4ide en Pilogra4osIfuerza (or 4etro

cubico GPgf* 4)H<

Co4o el Pilogra4o/fuerza re(resenta el (eso de un Pilogra4o en la

.ierra6 el valor nu4rico de esta 4agnitud6 ex(resada en Pgf*4)6 es el

4is4o que el de la densidad6 ex(resada en Pg*4)<

'or ende6 est 9nti4a4ente ligado al conce(to de densidad6 que es de

uso fcil en unidades terrestres6 aunque confuso segn el "< Co4o

consecuencia de ello6 su uso est 4uy li4itado<

2.4. T)7*) (! #$()(!'

! VOLUMEN ESPEC9FICO

Definici;n


https://es.wikipedia.org/wiki/Kilogramohttps://es.wikipedia.org/wiki/Kilogramohttps://es.wikipedia.org/wiki/Densidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/Kilogramohttps://es.wikipedia.org/wiki/Densidad


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El ;$"#'e& esec/!ic$ G H es el volu4en ocu(ado (or unidad de 4asa de un4aterial< Es el inverso de la densidad6 (or lo cual no de(enden de lacantidad de 4ateria< Ee4(los: dos (edazos de ierro de distinto ta4aFotienen diferente (eso y volu4en (ero el (eso es(ec9fico de a4bos serigual<

e deno4ina volu4en es(ec9fico al volu4en ocu(ado (or la unidad de4asa< 'ara un fluido o4ogneo se define co4o v Q =*4 Q %*N6 4ientrasque en el caso general de un fluido ino4ogneo tendre4os que ablar desu valor en un (unto6

v = v( x, y, z, t ) =dV

dm=

1

ρ

En todos los casos, v = 1/ρ. Sus unidades en el sistema internacional son

[m3/kg].

4. VISCOSIDAD.

Esta (ro(iedad es una de las 4s i4(ortantes en el estudio de los fluidos y se

(one de 4anifiesto cuando los fluidos estn en 4ovi4iento<


https://es.wikipedia.org/wiki/Volumenhttps://es.wikipedia.org/wiki/Masahttps://es.wikipedia.org/wiki/Densidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/Volumenhttps://es.wikipedia.org/wiki/Masahttps://es.wikipedia.org/wiki/Densidad


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!=iscosidad6 (ro(iedad de un fluido que tiende a o(onerse a su fluo cuando se le

a(lica una fuerza< Los fluidos de alta viscosidad (resentan una cierta resistencia a

fluir? los fluidos de baa viscosidad fluyen con facilidad< La fuerza con la que una

ca(a de fluido en 4ovi4iento arrastra consigo a las ca(as adyacentes de fluido

deter4ina su viscosidad6 que se 4ide con un reci(iente Gviscos94etroH que tiene

un orificio de ta4aFo conocido en el fondo< La velocidad con la que el fluido sale

(or el orificio es una 4edida de su viscosidad<

I*'8)%$ : ;$'%'6+!8

La viscosidad de un fluido se define co4o su resistencia al corte< e (uede decir que es equivalente a la fricci;n entre dos s;lidos en 4ovi4iento relativo<

Cuando desliza4os un s;lido sobre otro6 es (reciso a(licar una fuerza igual endirecci;n y 4agnitud a la fuerza de roza4iento (ero de sentido o(uesto:

,

Donde (µ) es el coeficiente de roza4iento y ( ) es la fuerza nor4al6 (ara

que el s;lido se 4ueva con velocidad constante ( ) en direcci;n6 sentido y4agnitud<

En el caso de un fluido6 considere4os un (ar de (lacas de vidrio6 losuficiente4ente grandes co4o (ara des(reciar un (osible efecto de borde6 y

se(aradas una distancia (equeFa (h). Entre estas (lacas introduci4os un

fluido< A(lica4os una fuerza tangente o de cizalla G H a la (laca de arriba (I)



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"

aciendo que sta se deslice con res(ecto a la (laca de abao (II), la cual(er4anece en re(oso<

Debido a la acci;n de la fuerza externa ( ), el fluido que ay entre las dos

(lacas ta4bin se 4over6 (ero con un fluo la4inar cuya velocidad esconstante (or ca(as<

'ara que la (laca (I) se 4ueva con velocidad constante ( ), la fuerzaa(licada sobre ella debe o(onerse a la fuerza viscosa del fluido6 la cualre(resenta la resistencia del fluido al 4ovi4iento<

La ca(a de fluido en contacto con la (laca (I) se 4ueve con su 4is4a

velocidad ( ), y la ca(a de fluido en contacto con la (laca (II)(er4anecer en re(oso< As96 (ode4os observar que la (orci;n de fluido aIbIcI

d fluir a una nueva (osici;n a-b’-c’-d.

Ex(eri4ental4ente se (uede de4ostrar que la fuerza externa ( ) es(ro(orcional al rea de la (laca de arriba y a la velocidad 4xi4a del fluido64ientras que es inversa4ente (ro(orcional a la distancia entre las (lacas:



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#

donde (η) es la viscosidad del fluido y es la ra(idez de defor4aci;nangular del fluido<

En tr4inos de energ9a6 la energ9a cintica asociada al fluo del fluido (uedeser transfor4ada en energ9a interna (or fuerzas viscosas< Cuanto 4ayor seala viscosidad6 4s grande ser la fuerza externa que es (reciso a(licar (araconservar el fluo con velocidad constante<

Co4o la distancia (h) es 4uy (equeFa y la velocidad ( )

ta4bin6 (ode4os a(roxi4ar la ecuaci;n anterior a:

y en el l94ite tendre4os:

donde es el esfuerzo de cizalla6 el cual es (ro(orcional a la ra(idezde defor4aci;n angular (ara el fluo unidi4ensional de un fluido6 4ediante la

constante de viscosidad (η), la cual es caracter9stica de cada fluido< Esteresultado se conoce co4o Ley de =iscosidad de #e5tonO< Mediante esta Ley6 los fluidos se (ueden clasificar en fluidos ne5tonianosO yfluidos noIne5tonianosO< Los (ri4eros cu4(len la Ley de =iscosidad de

#e5ton6 es decir6 en ellos6 la relaci;n es una relaci;n lineal y6 (or

tanto6 η es constante< En los fluidos noIne5tonianos la viscosidad (η)no esconstante<

Cuando el valor de (η)es cero6 se dice que el fluido es no viscosoO< i6ade4s6 el fluido es inco4(resible6 se dice que es un fluido idealO<



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$

Como ejemplos de fluidos 4uy viscosos tene4os la 4elaza6 la 4iel y labrea< El agua es un ee4(lo de fluido con viscosidad 4uy (equeFa<

¿Y cuál es la relación entre la viscosidad y la temperatura?

En un l9quido6 la viscosidad dis4inuye cuando au4enta la te4(eratura6 (eroen un gas6 la viscosidad au4enta cuando au4enta la te4(eraturaU Va ques debido estoW< La resistencia de un fluido al corte de(ende de dos factores i4(ortantes:

Las fuerzas de coesi;n entre las 4olculas La ra(idez de transferencia de cantidad de 4ovi4iento 4olecular

Las 4olculas de un l9quido (resentan fuerzas de coesi;n de 4ayor

4agnitud que las que (resenta un gas< Dica coesi;n (arece ser la causa4s (redo4inante de la viscosidad en l9quidos< Cuando au4enta late4(eratura de un l9quido6 au4enta la energ9a cintica de sus 4olculas y6(or tanto6 las fuerzas de coesi;n dis4inuyen en 4agnitud< Esto ace quedis4inuya la viscosidad< En un gas6 la 4agnitud de las fuerzas coesivas entre las 4olculas es 4uy(equeFa6 (or lo que la causa (redo4inante de la viscosidad es latransferencia de la cantidad de 4ovi4iento 4olecular< Ex(lique4os qu esesto<

=a4os a i4aginar un gas< .raza4os una su(erficie i4aginaria y observa4osque6 a travs de dica su(erficie6 se va a (roducir un interca4bio continuo de4olculas< i tene4os dos ca(as adyacentes de gas6 abr transferencia decantidad de 4ovi4iento 4olecular y dica transferencia eercer esfuerzos decizalla sobre a4bas ca(as6 los cuales retrasarn los 4ovi4ientos e intentarigualar las velocidades relativas entre a4bas ca(as<

Co4o ve4os6 en un gas6 la actividad 4olecular da lugar a esfuerzos decizalla cuyas 4agnitudes son 4s i4(ortantes que las fuerzas coesivas y6co4o la actividad 4olecular au4enta cuando se eleva la te4(eratura6 alau4entar sta se (roducirn 4ayores esfuerzos de cizalla au4entando6 en

consecuencia6 la viscosidad del gas<

Cuando un fluido est en re(oso la ra(idez de defor4aci;n angular escero6 y no existen esfuerzos de cizalla6 cualquiera que sea la viscosidad delfluido< Los nicos esfuerzos que existen son esfuerzos nor4ales G(resi;nidrostticaH<



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%

Tipos de viscosidad

=iscosidad absoluta o din4ica: η

-2nidades en el


28/34

&

La c$'%esi


29/34

'

E=e%cici$s:

1/ 4n *lo5ue de 6ár6ol 7esa 1( 8r 9e inroduce en una 7ro*ea

8raduada 5ue coniene #$ c6! de a8ua- una vez su6er8ido se lee

'" c6! en el nivel del a8ua ;Cuál es el volu6en del 6ár6ol en

cen ;Cuál es su densidad>

6, 1( 8r ? @i, #$ c6! ? @f, '" c6!

.ara allar el volu6en del *lo5ue de 6ár6ol- se resa el volu6en

Bnal 6enos el volu6en inicial

V marmol=V f −V i

V marmol=94cm3−56cm

3

V marmol=38 cm3

a eniendo el volu6en del 6ár6ol 7ode6os allar la densidad

a7licando la ecuacin

ρ=mV

ρ=102 gr

38cm3



30/34

!(

ρ=2.684 gr

cm3

ρ=2684 kg

m3

/ Calcula el 7eso de un cilindro de alu6inio de # c6 de radio y "(

c6 de alura El !' !'!%6"% del alu6inio es de -% 8rc6!

Fr6ula 7ara el volu6en de un cilindro

V =π . r2

. h

V =π .2.52.40

V =785.39 cm3

a eniendo el volu6en- 7ode6os usar la ecuacin del 7esoes7ec- ;HuG canidad de a8ua se de*er



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!1 1(,L,(-(!

γ 10=9,804

kN

m3 -

γ 70=9,598

kN

m3

Peso del agua=γ Ɏ =γ 10Ɏ 10=γ 70Ɏ 70

Es decir- '-&("+(-(/JN , '-#&' %( K %( , ((&$'1 6!

! =! 70−! 10=0,08691−0,08500=0,00191m3

!

!10

=0,00191

0,085=2,25 ( sei"creme"#a )

$e de%e&ui#ar (0,00191m3 ) (9,589 N

m3 )=18,31 N

"/ A una 7rofundidad de & 0M en el ocGano- la 7resin iene un valor de

&1& M.a 9e 7uede su7oner 5ue el 7eso es7ec


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!

'2='

1+ '=0,000942

m3

kg

γ 2= g

'2

= 9,810,000942

10,410 N /m3



33/34

!!

ILIORAFIA

L"BR1: Mecnica De !luidos6 A2.1R: !ranP M< Zite6 ED"C"1#: extaEdici;n<

L"BR1: !unda4entos de Mecnica de !luidos6 A2.1R: Munson Young

1Piisi<

L"BR1: Mecnica De !luidos6 A2.1RE: =ictor L< treeter y E< Bena4inZylie6 ED"C"1#: 1ctava Edici;n

LINCORAFIA

o


34/34

!"o

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