1. FluidosFluidos
Capítulo 15
Física Sexta edición
Paul E. Tippens
Capítulo 15
Física Sexta edición
Paul E. Tippens
• DensidadDensidad
• PresiónPresión
• Presión del fluidoPresión del fluido
• Medición de la presiónMedición de la presión
• La prensa hidráulicaLa prensa hidráulica
• Principio de ArquímedesPrincipio de Arquímedes
• Flujo de fluidosFlujo de fluidos
• Presión y velocidadPresión y velocidad
• Ecuación de BernoulliEcuación de Bernoulli
• Aplicaciones de la ecuación de BernoulliAplicaciones de la ecuación de Bernoulli
2. DensidadDensidad
ElEl peso específicopeso específico de un cuerpode un cuerpo
es la relación entre su peso (W)es la relación entre su peso (W)
y su volumen (V).y su volumen (V).
LaLa densidad o masa específicadensidad o masa específica
de un cuerpo es la relación entrede un cuerpo es la relación entre
su masa (m) y su volumen (V).su masa (m) y su volumen (V).
Recuerde: en un campo gravitacional, W = mg
Por lo tanto: los mg pueden sustituirse por W en la definición
de densidad o peso específico
Recuerde: en un campo gravitacional, W = mg
Por lo tanto: los mg pueden sustituirse por W en la definición
de densidad o peso específico
D
mg
V
= En la definición de densidad
de masa, se puede sustituir ρ
por m/V:
En la definición de densidad
de masa, se puede sustituir ρ
por m/V:
D g= ρ
D W
V
=
ρ = m
V
Unidades:
N/m3
o lb/f3
Unidades:
N/m3
o lb/f3
Unidades:
kg/m3
o slugs/f3
Unidades:
kg/m3
o slugs/f3
3. PresiónPresión
PresiónPresión es la fuerza normal por unidades la fuerza normal por unidad
de área y la relación de la fuerza (F)de área y la relación de la fuerza (F)
entre el área (A).entre el área (A). P F
A
=
Unidades: N/m2
o lb/in2
En unidades SI , N/m2
se llama pascal (Pa).
Las aplicaciones prácticas se usa con
frecuencia unidades de 1000 pascales,
o kilopascales, kPa.
Unidades: N/m2
o lb/in2
En unidades SI , N/m2
se llama pascal (Pa).
Las aplicaciones prácticas se usa con
frecuencia unidades de 1000 pascales,
o kilopascales, kPa.
4. Presión del fluidoPresión del fluido
La fuerza que ejerce un fluido en lasLa fuerza que ejerce un fluido en las
paredes del recipiente que lo contieneparedes del recipiente que lo contiene
siempre actúa en forma perpendicularsiempre actúa en forma perpendicular
a esas paredes.a esas paredes.
Los fluidos ejercen presión en todasLos fluidos ejercen presión en todas
las direcciones.las direcciones.
F
LaLa presión del fluidopresión del fluido
en cualquier puntoen cualquier punto
es directamentees directamente
proporcional a laproporcional a la
densidad del fluidodensidad del fluido
y a la profundidad bajoy a la profundidad bajo
la superficie del fluido.la superficie del fluido.
P = Dh = ghρ
• P es la presión
• D es el peso específico
del fluido
• h es la profundidad
del fluido
• ρ es la densidad
del fluido
• g es la aceleración
debida a la gravedad
• P es la presión
• D es el peso específico
del fluido
• h es la profundidad
del fluido
• ρ es la densidad
del fluido
• g es la aceleración
debida a la gravedad
5. Presión del fluidoPresión del fluido
• La fuerza que ejerce un fluido sobre las paredes delLa fuerza que ejerce un fluido sobre las paredes del
recipiente que lo contiene siempre actúa en formarecipiente que lo contiene siempre actúa en forma
perpendicular a esas paredes.perpendicular a esas paredes.
• La presión del fluido es directamente proporcional a laLa presión del fluido es directamente proporcional a la
densidad del fluido y a la profundidad bajo la superficiedensidad del fluido y a la profundidad bajo la superficie
del mismo.del mismo.
• A cualquier profundidad, la presión del fluido es la mismaA cualquier profundidad, la presión del fluido es la misma
en todas las direcciones.en todas las direcciones.
• La presión del fluido es independiente de la formaLa presión del fluido es independiente de la forma
o del área del recipiente que lo contiene.o del área del recipiente que lo contiene.
Resumen de los principios de presión del fluidoResumen de los principios de presión del fluido
6. Medición de la presiónMedición de la presión
LaLa ley de Pascalley de Pascal en general establece que una presión externaen general establece que una presión externa
aplicada a un fluido confinado se transmite uniformementeaplicada a un fluido confinado se transmite uniformemente
a través del volumen del líquido.a través del volumen del líquido.
LaLa presión manométricapresión manométrica es la cantidad dees la cantidad de
presión por encima o debajo de la presiónpresión por encima o debajo de la presión
atmosférica.atmosférica.
LaLa presión atmosféricapresión atmosférica es la cantidades la cantidad
de presión que ejerce la atmósfera de lade presión que ejerce la atmósfera de la
Tierra sobre el dispositivo de medición.Tierra sobre el dispositivo de medición.
La cantidad de presión
atmosférica depende de
la altitud. Al nivel del mar
la presión atmosférica es
101.3 kPa o 14.7 lb/in2
.
La cantidad de presión
atmosférica depende de
la altitud. Al nivel del mar
la presión atmosférica es
101.3 kPa o 14.7 lb/in2
.
LaLa presión absolutapresión absoluta es la cantidad total de presión, incluyendoes la cantidad total de presión, incluyendo
al presión atmosférica.al presión atmosférica.
Presión absoluta = presión manométrica + presión atmosféricaPresión absoluta = presión manométrica + presión atmosférica
7. La prensa hidráulicaLa prensa hidráulica
Fi FoAi
Ao
si so
Una presión FUna presión Fii aplicada al líquido en lado izquierdo de la prensaaplicada al líquido en lado izquierdo de la prensa
hidráulica se transmite íntegramentehidráulica se transmite íntegramente
al líquido del lado derecho Fal líquido del lado derecho Foo..
input pressure = output pressure
F
A
F
A
i
i
o
o
=
Hay una ventaja mecánicaHay una ventaja mecánica
en este sistema:en este sistema:
La relación del área de salidaLa relación del área de salida
entre el área de entrada.entre el área de entrada.
M
F
F
A
A
I
o
i
o
i
= =
La relación entre la entrada y laLa relación entre la entrada y la
salida cambia la distancia recorrida.salida cambia la distancia recorrida.
M
F
F
s
s
I
o
i
i
o
= =
8. Principio de ArquímedesPrincipio de Arquímedes
ElEl principio de Arquímedesprincipio de Arquímedes establece que un objeto queestablece que un objeto que
se encuentra parcial o totalmente sumergido en un fluidose encuentra parcial o totalmente sumergido en un fluido
experimenta una fuerza ascendente (empuje) igual al pesoexperimenta una fuerza ascendente (empuje) igual al peso
del fluido desalojado.del fluido desalojado.
La fuerza ascendente
es conocida como
empujeempuje..
La fuerza ascendente
es conocida como
empujeempuje..
Empuje = peso del fluido desalojado
FB = Vρg = mg
Empuje = peso del fluido desalojado
FB = Vρg = mg • FB es el empuje
• V es el volumen del fluido
desalojado
• ρ es la densidad de masa del
fluido desalojado
• g es la aceleración debida a la
gravedad
• m es la masa del fluido que es
desalojado
• FB es el empuje
• V es el volumen del fluido
desalojado
• ρ es la densidad de masa del
fluido desalojado
• g es la aceleración debida a la
gravedad
• m es la masa del fluido que es
desalojado
9. Flujo de fluidosFlujo de fluidos
ElEl flujo aerodinámicoflujo aerodinámico es el movimiento de un fluido en el cuales el movimiento de un fluido en el cual
cada partícula en el fluido sigue la misma trayectoria que siguiócada partícula en el fluido sigue la misma trayectoria que siguió
la partícula anterior.la partícula anterior.
ElEl fluido turbulentofluido turbulento es el movimiento de un fluido que incluyees el movimiento de un fluido que incluye
corrientes turbulentas y remolinos, que absorben gran parte decorrientes turbulentas y remolinos, que absorben gran parte de
la energía del fluido e incrementan el arrastre por fricción.la energía del fluido e incrementan el arrastre por fricción.
ElEl gastogasto es el volumen de fluido quees el volumen de fluido que
pasa a través de cierta secciónpasa a través de cierta sección
transversal en una unidad de tiempo.transversal en una unidad de tiempo.
Gasto = velocidad x sección transversal
R = vA
Gasto = velocidad x sección transversal
R = vA
V = Avt
R =
Avt
t
vA=
10. Presión y velocidadPresión y velocidad
Un líquido en el medidor Venturi pasa de A a
B a través de una sección angosta. La presión
PA es mayor que la presión en la sección
angosta.
PA - PB = ρghPA - PB = ρgh
h
PA
PB
Medidor Venturi
11. La ecuación de BernoulliLa ecuación de Bernoulli
LaLa ecuación de Bernouilliecuación de Bernouilli establece unaestablece una
relación entre la presiónrelación entre la presión PP, la densidad, la densidad ρρ,,
la velocidadla velocidad vv, y la altura, y la altura hh en un puntoen un punto
de referencia del sistema de fluidos.de referencia del sistema de fluidos.
P gh v constant1
2
2
+ + =ρ ρ
Trabajo neto = F1s1 - F2s2
F1 = P1A1
F2 = P2A2
Trabajo neto = P1A1s1 = P2A2s2
V = A1s1 = A2s2
Trabajo neto = P1V - P2V = V(P1-P2)
Trabajo neto = F1s1 - F2s2
F1 = P1A1
F2 = P2A2
Trabajo neto = P1A1s1 = P2A2s2
V = A1s1 = A2s2
Trabajo neto = P1V - P2V = V(P1-P2)
12. Aplicaciones de la ecuaciónAplicaciones de la ecuación
de Bernoullide Bernoulli
ElEl teorema de Torricelliteorema de Torricelli sese
expresa por la ecuación:expresa por la ecuación:
ElEl efecto Venturiefecto Venturi
se muestra por:se muestra por:
v gh= 2
P v P v1
1
2 1
2
2
1
2 2
2
+ = +ρ ρ
13. Resumen de ecuacionesResumen de ecuaciones
M
F
F
A
A
I
o
i
o
i
= =
M
F
F
s
s
I
o
i
i
o
= =
D
mg
V
=
D g= ρ
D W
V
=
ρ = m
V
P F
A
=
P = Dh = ghρ
FB = Vρg = mgFB = Vρg = mg
R = vAR = vA
PA - PB = ρghPA - PB = ρgh
P gh v constant1
2
2
+ + =ρ ρ
v gh= 2
P v P v1
1
2 1
2
2
1
2 2
2
+ = +ρ ρ
