Este documento describe varias propiedades de los fluidos como los estados de la materia líquido y gaseoso, sus propiedades como la fluidez y capacidad de ocupar el volumen del recipiente que los contiene. También explica conceptos como la densidad, presión, presión hidrostática y atmosférica. Define los principios de Pascal y continuidad que describen cómo se transmite la presión en los fluidos.
2. • En la naturaleza se encuentran 3 estados de la
materia que son : liquido, solido, gaseoso
3. • Las propiedades físicas de la materia
dependen de la fuerza de sus enlaces, en el
caso de los fluidos los enlaces químicos son
débiles por tal razón las moléculas resbalan
unas sobre las otras haciendo que la materia
fluya de un lugar a otro y adopte el volumen
del recipiente que lo contiene
4. • De los estados de la materia solo el liquido y el
gaseoso tienen la capacidad de fluir ya que
tienen una estructura atómica fácil de
modificar
Propiedades de los gases
• Son comprimibles debido al espacio que existe
entre sus moléculas
• Ocupa el volumen del recipiente que lo
contiene
• Tienen fluidez ya que no ofrecen resistencia al
desplazamiento
• Generan presión uniformemente en todo el
volumen que lo contiene
5. Propiedades de los líquidos
• No son comprensibles debido a que el espacio
de separación entre sus enlaces es casi nulo
• Ocupa el volumen que lo contiene
• Tienen fluidez
• Generan presión uniformemente
7. La densidad es la cantidad de materia
existente en una unidad de volumen, para
entender el concepto de densidad se puede
asociar la siguiente situación.
8. Imaginemos un recipiente con capacidad
infinita pero con un volumen definido. De
esta manera imaginemos que vamos a tomar
dos recipientes de estos
El primero será llenado con una masa de 10 kg
y el segundo será llenado con una masa de 5
kg
Entonces de acuerdo a lo anterior se dice que
el primero es mas denso por que posee mas
cantidad de materia en el mismo volumen
12. La densidad en los fluidos es una propiedad
relacionada con el calculo de presión, su
importancia radica en las aplicaciones
industriales que funcionan con fluidos un ejemplo
de estas son el motor de gasolina y diesel ,
aplicaciones hidráulicas y neumáticas ……etc.
Son muchas las maquinas que funcionan con
fluidos por ello es importante conocer el
concepto de densidad para abordar presión
13. la densidad en los fluidos específicamente en los
gases es una propiedad que puede variar debido
a que los gases tienen la propiedad de
comprimirse por ello un cambio de densidad en
un gas puede relacionarse a cambios de presión o
temperatura.
En, los líquidos la presión hidrostática varia con
relación a la densidad del fluido
Por esto cuando se quiere medir presión en un
fluido se debe tener claro el concepto de
densidad
15. definición
La presión superficial es la cantidad de fuerza
aplicada sobre un área un ejemplo de presión
Son los clavos de madera su diseño implica en
un extremo un cabeza grande y una punta
afilada en el otro extremo
Ejemplo :
¿Por qué cuando se martilla no se intentan
clavar los clavos por la parte la cabeza ?
16. La respuesta a la anterior pregunta se apoya
en el concepto de presión , cuando se martilla
por parte de la cabeza en un instante de
tiempo la fuerza aplicada al área de la cabeza
produce una presión o esfuerzo normal, esta
presión es la misma a lo largo de todo el clavo
La diferencia esta en que el área de la punta
es considerablemente menor que el área de la
cabeza por consiguiente la fuerza ejercida en
la punta es mayor
17. • Matemáticamente se da lo siguiente
p1 = p2
(FUERZA 1) * (AREA 1 ) = (FUERZA 2) *( AREA 2)
Como la presión 1 es igual a la presión 2 si disminuye el
área, la fuerza deberá aumentar para mantener la
equivalencia por ello los clavos tienen una punta para
que la fuerza generada por el golpe del martillo
aumente y venza la resistencia del material
19. • La presión hidrostática es aquella que se
genera en un fluido su definición es mas bien
su demostración así que aquí esta
20. En esta imagen se ah plantado un diagrama de
cuerpo libre, en el cual Se
tiene un cuerpo Sumergido
con dimensiones
despreciables,
A continuación se hará el
Análisis estático del cuerpo
21. • Del Diagrama de cuerpo libre tenemos lo
siguiente :
• W----------------------peso
• P1----------------------presión en la superficie 1
• P2----------------------presión en la superficie 2
• F1---------------------- fuerza generada por p1
• F2----------------------fuerza generada por p2
• Y------------------------ altura
22. • Para este diagrama de cuerpo libre tenemos
• ∑Fx =las fuerzas en el eje x son iguales a cero
ya que las fuerzas que actúan tienen la misma
magnitud y están en sentido contrario por tal
razón se anulas
Nota : Esto no implica que las fuerzas en este
punto no existan
23. De presión tenemos :
P= fuerza/área
Entonces: fuerza = presión * área-----f = p*a
De esta manera definimos:
F1 = p*a f2 = (p+dp)*a
(p+dp) = es la presión 2 expresada en términos
de p1
Haciendo la sumatoria tenemos
∑Fy= F1-F2-W = 0
Expresando la sumatoria en términos de
presión tenemos
24. W = masa *gravedad = m*g
∑Fy = p*a – (p+dp)*a – m*g =0
Despejando peso tenemos :
p*a – (p+dp)*a = m*g
Usando la ecuación de densidad
Densidad = masa /volumen
Dejamos la expresión de masa en términos de la
densidad
p*a – (p+dp)*a = d*v*g
Y expresando el volumen en terminos del area
25. p*a – (p+dp)*a=d*a*h*g
De aquí cancelamos términos semejantes
p*a – (p+dp)*a=d*a*h*g
P-(p+dp) =d*h*g
Rompiendo los paréntesis y expresando la
altura como una medida “y”, “y” por que y es
la altura que definimos en el diagrama de
cuerpo libre
P-p-dp =d*y*g
dp= d*y*g
Ahora expresamos a y como una medida
variable
26. • dp= d*dy*g
• Luego de esto integramos a ambos lados para
definir los diferenciales:
• En la integral densidad y gravedad son
constantes por ello salen fuera de la integral
• Resolviendo la integral tenemos :
27. • P=d*g*h presión hidrostática
• de esta forma calculamos la presión
hidrostática concluyendo que la presión de un
fluido varia según la altura o columna de
fluido , según la gravedad y según la densidad
que tenga este
29. • la presión atmosférica es la presión que ejerce
el aire sobre algún cuerpo , para calcularse se
debe tener claro que el aire es un fluido y
como tal , al estar nosotros sumergidos en el
este generara una presión sobre nosotros
31. • Un medidor de presión es un instrumento que
bajo una escala puede darnos una referencia
de la magnitud de presión
El primer manómetro se hiso de la siguiente
forma
32. • La ilustración mostrada muestra un
manómetro en su expresión mas simple, como
se mostraba el vector de presión atmosférica
toca la superficie del fluido haciendo que este
se desplace una altura “h” al estar la parte del
cilindro con vacio no se genera una fuerza
contraposición ala presión, esta altura h que
alcance la columna de mercurio se traduce en
datos de presión.
34. • El principio de pascal nos dice que “la presión
ejercida en un fluido se trasmite a todos los
puntos de la masa liquida”
Para ello pascal ideo un experimento en el cual
demuestra su teoría :
35. De lo anterior tenemos
Presión en el punto 1= presión en el punto 2
Entonces tenemos
• P1 = fuerza.1 / área 1
• P2 =fuerza.2 / área 2
• fuerza.1 / área 1 = fuerza.2 / área 2
• Por tal razón la fuerza de salida será igual a la
relación de áreas por la fuerza de entrada
• fuerza.1 / área 1*area 2 = fuerza.2
37. • Mas allá de la ventaja mecánica que
obtenemos con el principio de pascal de debe
entender el principio de pascal por medio del
teorema de la conservación de la energía, ya
que el volumen desplazado en el punto 1 y 2
son iguales
• Se puede entonces decir que el trabajo en los
puntos 1 y 2 son iguales por tal razón otra
forma de entenderlo es
• W1 =W2 W= trabajo y d=altura de
desplazamiento del embolo
• F1*d1 =f2*d2
38. • Por ello la ventaja mecánica también se puede
expresar en términos de la altura “h” de
desplazamiento del embolo ya que el trabajo
de entrada es igual al trabajo de salida
