NATURALEZA DE LOS FLUIDOS Mecánica de fluidos Grupo A Docente: Juan Manuel Luna Hernández Rubén Omar Vázquez Reyes 181089-7 Rubén Omar Vázquez Reyes 181089-7 “Usos y aplicaciones de la viscosidad en los fluidos” ¿Qué es un fluido? Un fluido es una sustancia que presenta fuerzas de atracción débiles entre partículas. Los fluidos pueden estar en estado gaseoso, vapor o líquido. Los fluidos líquidos adaptan la forma del recipiente en el que se encuentran mientras que los gases carecen de forma y volumen y se expanden por todo el volumen disponible. En Física, un fluido es una sustancia que se deforma continuamente (fluye) bajo la aplicación de una tensión tangencial, por muy pequeña que sea. Es decir, cuando hablemos de fluidos estaremos hablando de gases y de líquidos Densidad: Se llama densidad ρ al cociente entre la masa y el volumen que ocupa ρ=m/V Sus unidades son por lo tanto kg/m3. O se pueden usar el litro: 1 l=10-3 m3 Por ejemplo, la densidad del agua es 1 kg/l a la presión de 1 atm y la temperatura de 4 °C Densidad especifica: El cociente de la densidad de una sustancia y la del agua se llama densidad específica de la sustancia Por ejemplo, la densidad del aluminio es 2.7, lo que significa que un volumen de aluminio tiene 2.7 veces más masa que el mismo volumen de agua. Densidad y condiciones estándar: Se suele dar la densidad a una temperatura, pues la densidad de la mayoría de las sustancias varía con esta. Aunque en el caso de los líquidos y los sólidos varían tan poco que suelen tomarse como constantes a P y T. No así en el caso de gases, por lo que se suele dar la densidad a una P y una T dada. Normalmente se dan en condiciones estándar Presión en un fluido: Cuando se sumerge un cuerpo en un fluido como el agua, el fluido ejerce una fuerza perpendicular a la superficie del cuerpo en cada punto de la superficie Cuando se sumerge un cuerpo en un fluido como el agua, el fluido ejerce una fuerza perpendicular a la superficie del cuerpo en cada punto de la superficie Es debida al choque de las moléculas del fluido con las paredes del cuerpo (y también del recipiente) Esta fuerza por unidad de área se llama Presión P=F/A La unidad de medida es el Pascal 1 Pa=1 N/m2 Otra unidad muy utilizada es la atmósfera 1 atm = 101325 Pa=101.325 kPa Presión y profundidad: Cuando hacemos submarinismo, notamos que la presión aumenta con la profundidad En el caso de un líquido como el agua, cuya densidad es prácticamente constante en todo su volumen, la presión aumenta linealmente con la profundidad Vamos a demostrarlo, Si P0 es la presión en la parte superior y P en la parte inferior, la fuerza neta hacia arriba ejercida por esta diferencia de presiones 1 Rubén Omar Vázquez Reyes 181089-7 “Usos y aplicaciones de la viscosidad en los fluidos” es PA-P0A Igualando esta fuerza hacia arriba con el peso de la columna se tiene: PA-PA0=ρAΔhg Y por lo tanto, dividiendo por A P=P0+ρΔhg. Es decir, la diferencia de presiones es proporcional a la profundidad P-P0=ρΔhg=cte. Δh Es decir, la presión sólo depende de la profundidad, no de la forma del recipiente. Su naturaleza: 1. Los líquidos son sin forma. En términos más técnicos, decimos que los fluidos no se resisten a ser " cortado ". Es decir, es relativamente difícil de doblar un objeto sólido, pero un fluido "salpica" bajo la misma fuerza. 2. Cuando una fuerza se aplica a un fluido, la presión aumenta, pero mientras que la fuerza es direccional, la presión es omnidireccional. Considere la fuerza aplicada a la superficie de un vaso de agua por la atmósfera. Esa fuerza es hacia abajo, pero la presión resultante se siente en todo el agua. Si medimos lapresión hidrostática en cualquier profundidad dada, es el mismo en todos los lados del instrumento de medida. En los casos en que podemos ignorar la presión hidrostática y pérdidas disipativas, la omnidireccionalidad de presión es equivalente a la conservación de la energía: la densidad de energía (de presión) es una constante en todo el fluido. 3. Los líquidos son "viscoso" (¡pero no necesariamente viscious!). Mientras que los fluidos no se resisten al cizallamiento, que se resisten a los cambios en la tasa de cambio de la cizalla. Cuanto más viscoso es el fluido, mayor es su resistencia a los cambios en la tasa de cizallamiento: coloquialmente, nos dicen que el fluido es "meloso". En unidades cgs , la viscosidad se mide en Poise: la viscosidad del agua es 0,01 Poise (dinas s / cm 2 = g / cm s), y la viscosidad de la sangre es 0,04 Poise. 4. Fluidos que fluyen más allá de una superficie sólida obedecen a la "ninguna condición de deslizamiento". Eso, es la velocidad del fluido en la superficie sólida es cero. Esto puede parecer sorprendente, hasta que recuerda que su lavavajillas menudo no limpia bien cuando, por ejemplo, los platos están recubiertos con queso. La condición de no deslizamiento significa que el agua en sí no es tan eficaz como el lavado con un objeto sólido, por lo que muchos de nosotros limpien los platos antes de ponerlos en el lavavajillas. Puesto que la velocidad del fluido es distinta de cero en otro lugar, la condición de no deslizamiento implica queexiste una "gradiente de velocidad" en el fluido que fluye. En una tubería (o de los vasos sanguíneos), el perfil de velocidad a través del diámetro es esencialmente parabólica: Ver ecuación de Poiseulle Para una sección transversal de la tubería, el gradiente de velocidad tiene simetría circular: El hecho de que la velocidad es constante en cada círculo nos lleva a pensar en el fluido que fluye en "hojas" concéntricos, pero en realidad la velocidad es una función suave de la distancia desde el centro. Para mayor viscosidad, el gradiente de velocidad es más superficial. Esencialmente, la viscosidad se opone a la existencia de gradientes de velocidad empinadas. Cuanto mayor sea la viscosidad, el "suave" es la forma de la gradiente de velocidad parabólica, y la velocidad es más casi constante en toda la sección. 5. Los líquidos están sujetos a la turbulencia. flujo suave se llama "laminar", lo que implica que las capas de flujo de fluido más allá de uno de una manera similar a una lámina. El flujo es 2 Rubén Omar Vázquez Reyes 181089-7 “Usos y aplicaciones de la viscosidad en los fluidos” turbulento cuando se producen remolinos y vórtices. Fluidos pierden energía a través de la disipación en ambos tipos de flujo.Durante el flujo laminar, la viscosidad provoca pérdidas "frictive" (debido a la "fricción") entre las láminas de líquido: el líquido resiste cambios en el gradiente de velocidad, y que los costes energéticos. En el flujo turbulento, se requiere energía para crear los remolinos y vórtices, resultando en una pérdida de energía por el fluido como un todo. Referencias: 1. Malagon. (2019). Fluidos. 21/06/2021, de Nebrija Sitio web: https://www.nebrija.es/~cmalagon/Fisica_Aplicada/transparencias/03-Fluidos/11__fluidos.pdf 2. Sergio. (2018). Naturaleza de los fluidos. 21/06/2021, de Sergio Andrés Garcia Sitio web: http://sergioandresgarcia.com/pucmm/fis201/3.2.La%20naturaleza%20de%20Fluidos.pdf 3
