powerpoint clase fisica hidrodinamica

1. Física I
Prof.: MSc. María Elena Hume

2. HIDRODINÁMICA

3. HIDRODINÁMICA
• Es el área de la física que se dedica a estudiar
el comportamiento del movimiento de los
fluidos.
• Se fundamenta principalmente en los fluidos
incompresibles es decir los líquidos; para ello
considera:
• velocidad, presión, flujo y gasto.

4. Recordemos:
Fluido ideal
Es aquel que es incompresible y que no tiene
rozamiento interno o viscosidad.
.

6. Diseño y construcción de
presas y represas

7. Canales y
Acueductos

8. Cascos
de
barcos
Plomería

9. Aviones

10. Hélices

11. Turbinas

12. 1) Los líquidos son completamente incompresibles
2) Se considera despreciable la viscosidad, es decir,
que no hay fuerza de rozamiento entre las
diferentes capas del líquido y que no hay
pérdidas de energía mecánica producida por la
viscosidad
3) No hay resistencia cuando el líquido fluye a
través de un conductor
Consideraciones para facilitar el
estudio de los líquidos en movimiento

13. Línea de flujo
• La trayectoria descrita por un elemento de
fluido en movimiento se llama

14. Cuando un fluido está en movimiento,
el flujo se puede clasificar en dos tipos:

15. • a) Flujo estacionario o laminar o regular:
Cada partícula del fluido sigue una trayectoria
uniforme, es decir perfectamente ordenado,
estratificado, suave, de manera que el fluido se
mueve en láminas paralelas sin entremezclarse
(estas no se cruzan) es un flujo ideal.
• Las capas adyacentes del fluido se deslizan
suavemente entre sí. El mecanismo de
transporte es exclusivamente molecular.
Ocurre a velocidades relativamente bajas o
viscosidades altas como veremos.

16. • b) Flujo turbulento o irregular: Con
regiones donde se producen torbellinos. Las
partículas se mueven desordenadamente y
las trayectorias de las partículas se
encuentran formando pequeños remolinos
aperiódicos. Aparece a velocidades altas o
cuando aparecen obstáculos abruptos en el
movimiento del fluido.

17. Fricción interna en un fluido
• Es la resistencia que presenta cada capa de
fluido al moverse respecto a otra capa.
• La fricción interna o roce de un fluido en
movimiento se mide por un coeficiente de
viscosidad η.
• Por efecto de la viscosidad parte de la
energía cinética del fluido se transforma en
energía térmica, similar al caso de los
sólidos.

18. EL GASTO O CAUDAL
• Es el volumen de un líquido que pasa a través de una
sección transversal de un conductor en la unidad de
tiempo. También se le denomina flujo y su símbolo es Q.
•
•
• Otra expresión es Q = S. v donde
• S= superficie o área del conductor
• v = velocidad con que fluye
• Recordar: S = π . r2

19. Ejemplo
• Ejemplo:
• Una llave tiene una sección de 4cm2 y
proporciona un volumen de 30 L en un
minuto. Calcular a que equivale el gasto y la
velocidad del líquido.
•
• Q = ΔV/Δt = 30000 cm3/60 s = 500
cm3/s
• v = Q/S = 500 cm3/s/4cm2 = 125 cm/s

20. ECUACIÓN DE LA CONTINUIDAD
• El caudal que entra es igual al caudal que sale.
• Qentra = Qsale
• También podemos escribir su equivalente en la
siguiente ecuación:
• ve Se = vs Ss
• En esta fórmula ve es la velocidad del líquido a la
entrada y Se es la sección o superficie del caño a la
entrada.
• Lo mismo con VS y SS para la salida.
• " continuidad " significa algo así como que el
caudal siempre es continuo, no se interrumpe.
•

21. LA ECUACION DE CONTINUIDAD
TAMBIEN SE USA SI EL TUBO CAMBIA
SU DIÁMETRO.
• Aunque el caño cambie su sección, siempre
se cumple que todo lo que entra tiene salir.
• LA ECUACION DE CONTINUIDAD
TAMBIEN SE USA SI EL TUBO
CAMBIA SU DIÁMETRO.
•
•
•

22. Principio de Bernoulli
• Es una ecuación que nos describe la forma
de comportarse que tiene un fluido que se
mueve a lo largo de una línea de
corriente y que nos dice que en un fluido
ideal la energía permanece constante en
su recorrido.
• Se refiere a la suma de energías cinética,
potencial y de presión de los líquidos en
movimiento con respecto de un punto
determinado de tal manera que lo mismo
sucederá en otro punto cualesquiera de un
mismo líquido.

23. ECUACION DE BERNOULLI
la más importante y utilizada en Hidrodinámica.
• Es la ecuación de la conservación de la
energía para el líquido que va dentro del
tubo.
• No se puede plantear si el líquido tiene
viscosidad. Recordemos que en los
líquidos, al rozamiento se lo llama
viscosidad.

24. Cada letra significa
• Pe = Presión en la entrada. Se mide en Pascal = N/m2
• Ps = Presión en la salida. Se mide en Pascal = N/m2
• miú: ( ) Es la densidad del líquido, en kg/m3
• ve = Velocidad del líquido en la entrada, en m/s
• vs = Velocidad del líquido en la salida, en m/s
• g = Aceleración de la gravedad ( 9,8 m/s2 ó 10 m/s2)
• he = Altura del líquido en la entrada, en m.
• hs = Altura del líquido en la salida, en m.

25. • La ec. de Bernoulli relaciona la diferencia
de presión entre dos puntos de un tubo de
flujo con las variaciones de velocidad y con
las variaciones de altura.
• Esta ecuación vale en todos los casos y se
puede usar siempre. Sirve si el tubo es
vertical, es horizontal o si está inclinado.

26. Comparación

27. ECUACION DE BERNOULLI PARA
TUBOS HORIZONTALES
• Cuando el tubo es horizontal la ecuación se
reduce un poco, los términos de la ecuación
que tenían h se simplifican. Esto pasa
porque al ser el tubo horizontal, la altura en
la entrada es igual a la altura en la salida y
la ecuación queda así

28. APLICACIONES

29. Chimeneas
• Se construyen altas para
• aprovechar que la velocidad que tiene
el viento es más constante y elevada a
mayores alturas.
• Entre mayor velocidad tenga el viento sobre
la boca de una chimenea, más baja será la
presión y la diferencia de presión será
mayor entre la base y la boca de la
chimenea, por lo que los gases de
combustión serán mejor extraídos.

30. Natación
• Cuando las manos del nadador cortan el
agua generando una menor
presión y mayor propulsión

31. Aviación

33. • Gracias