Unefm Tecnología Ingeniería Civil - Mecánica de los Fluidos

1. MECÁNICA DE
FLUIDOS
PROF EYLIN MACHUCA

2. ESTADOS DE LA MATERIA.
Sólidos: Sus partículas son fijas en posiciones
determinadas. Están unidas entre si. Tiene forma y volumen
constante. La fuerza de cohesión es mayor. No fluyen
Líquidos: Sus partículas tienen movimiento relativo entre
sí. Tienen volumen constante. Se adaptan a la forma del
recipiente. Fluyen. Las partículas están unidas por unas
fuerzas de atracción menores que en los sólidos, por esta
razón las partículas de un líquido pueden trasladarse con
libertad. El número de partículas por unidad de volumen es
muy alto.
Gases: Las partículas están con total libertad de
movimiento, están alejadas entre sí. Forma y volumen
variable. Adaptan la forma del recipiente. Fluyen.

3. FLUIDOS.
La definición de fluido tiene que ver con aspectos
mecánicos de la materia y se define como tal a una sustancia
cualquiera que reacciona deformándose en forma
instantánea, ante un esfuerzo de corte por mínimo que sea.
Un esfuerzo de corte es una fuerza por unidad de área o
tensión
La propiedad fundamental que caracteriza a los líquidos y
gases es que carecen de rigidez y en consecuencia se
deforman fácilmente. Por este motivo un fluido no tiene
forma y diferentes porciones del mismo se pueden acomodar
dentro del recipiente que lo contiene. En esto difieren de los
sólidos, que en virtud de su rigidez tienen una forma
definida, que sólo varía si se aplican fuerzas de considerable
intensidad.

4. MECÁNICA DE FLUIDOS
Se define a la Mecánica de Fluidos como rama de la
física que estudia el comportamiento de los fluidos así como
las fuerzas que lo provocan. Es decir, es la ciencia que
estudia la cinemática y dinámica de los fluidos ante la
acción de fuerzas aplicadas.

5. MAGNITUDES FÍSICAS.
1.- POR SU ORIGEN:
a) Magnitudes Fundamentales: Son aquellas que sirven de
base para escribir las demás magnitudes, no dependen de
otras para ser medidas. Las magnitudes fundamentales son:
b.) Magnitudes Derivadas: Son aquellas magnitudes que
están expresadas en función de las magnitudes
fundamentales. Ejemplos:

6. MAGNITUDES FÍSICAS.
2.- POR SU NATURALEZA
a) Magnitudes Escalares: Son aquellas magnitudes que
están perfectamente determinadas con sólo conocer su valor
numérico (módulo) y su respectiva unidad. Ejemplos:

7. MAGNITUDES FÍSICAS.
2.- POR SU NATURALEZA
b) Magnitudes Vectoriales: Son aquellas magnitudes que
además de conocer su valor numérico y unidad, se necesita la
dirección y sentido para que dicha magnitud quede
perfectamente determinada. Ejemplos:

8. UNIDADES BÁSICAS Y SISTEMAS.
SISTEMA Longitud
(L)
Masa
(M)
Tiempo
(T)
Fuerza
(F)
MAGNITUD
INGLÉS Pie Slug Seg Libras
INTERNACIONAL Metros Kg Seg Newton
TÉCNICO Metros UTM Seg KGF
UNIDADES DERIVADAS
?

9. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
La densidad (ρ) de un material se define como la masa contenida
en la unidad de volumen del material. Si el material es homogéneo
como el hielo, la densidad es la misma en todo el material . Por
tanto operacionalmente la densidad esta dada por:
Densidad.

10. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
El peso específico (γ) de un material se define como el peso
contenido en la unidad de volumen del material. Si el material es
homogéneo como el hielo, la densidad es la misma en todo el
material . Por tanto operacionalmente la densidad esta dada por:
Peso específico .
Relación entre Densidad y peso específico:

11. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
La densidad relativa (Dr, Ds), de una sustancia se define como
la razón entre la densidad de la sustancia y la densidad del agua a
una temperatura determinada (4 oC). También se conoce como
Gravedad específica o relativa (Sg, Sr). Operacionalmente:
Densidad Relativa o Específica.
En virtud a que la densidad y el peso específico están
relacionados, la densidad relativa también se puede definir como
la relación entre el peso específico de una sustancia y el peso
específico del agua a una temperatura determinada. Así

12. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
Cuando un fluido está en reposo ejerce una fuerza
perpendicular sobre cualquier superficie que esté en contacto con
él, como las paredes de un recipiente o la superficie de un cuerpo
que esté sumergido en el fluido. Definiremos entonces, la presión
(P) como el cociente de la fuerza normal entre el área donde se
aplica esa fuerza.
Presión.

13. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
Presión en la cual un fluido cambia de fase desde estado
liquido a vapor en procesos isotérmicos. Se denota como (Pv).
Presión de Vapor.
Ocurre en la interfase entre dos líquidos no miscibles o un
liquido y un gas. Fuerza con que superficies libres actúan
sobre áreas adyacentes u otros objetos en contacto por unidad
de longitud. Se denota (T).
Tensión Superficial:

14. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
A cada incremento/decremento de la presión que se ejerce sobre
un fluido le corresponde una contracción/expansión del fluido. Esta
deformación (cambio del volumen) es llamada elasticidad o mas
concretamente compresibilidad. El parámetro usado para medir el
grado de compresibilidad de una sustancia es el módulo volumétrico
de elasticidad, Ev.
Módulo de Elasticidad Volumétrico:
dp
Volumen
Inicial
(Vi)
Volumen
Final (Vf)

15. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
Para que exista movimiento de un cuerpo a través de un fluido o
para el movimiento del fluido dentro de un conducto se debe ejercer
una fuerza que sobrepase la resistencia ofrecida por el fluido. La
magnitud de la resistencia ofrecida por el fluido es una resistencia a
la deformación y estará determinada por la velocidad de
deformación como por una propiedad del fluido denominada
viscosidad .
Entonces la viscosidad se puede definir como la resistencia de
los fluidos a fluir. A mayor viscosidad, menor flujo. La viscosidad de
la mayoría de los líquidos disminuye al aumentar la temperatura
Principio de Viscosidad:

16. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
El principio de viscosidad de Newton establece que: “la tensión
cortante en una interface tangente a la dirección de flujo, es proporcional al
gradientede la velocidaden direcciónnormal a la interface”.
Tipos de Viscosidad:
Viscosidad Dinámica:
La deformación angular que sufre el elemento de fluido, cuando
es sometido a un esfuerzo de corte, es igual al gradiente de
velocidad en la dirección y (du/dy). Entonces, se puede decir que la
tensión τ es directamente proporcional a la velocidad de
deformación.

17. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
Frecuentemente en los cálculos de mecánica de fluidos se
presenta el cociente de la viscosidad dinámica entre la densidad
del fluido. Por ello, de manera convencional, la viscosidad
cinemática se define como la razón entre la viscosidad dinámica y
la densidad.
Tipos de Viscosidad:
Viscosidad Dinámica:
Viscosidad Cinemática: