mecánica de fluidos

1. FLUIDOS Y
TERMODINAMICA
CAP 3 MECÁNICA DE FLUIDOS
Presión
Variación de la presión con la profundidad
Fuerzas de flotación y principio de
Arquímedes
Dinámica de fluidos
Ecuación de Bernoulli
Otras aplicaciones de la dinámica de fluidos
Problemas de aplicación.

2. INTRODUCCION
La materia se clasifica en tres estados:
sólido, líquido o gas.
Sabiendo que un sólido
tiene un volumen y forma definidos, un
liquido tiene un volumen definido mas no
forma y un gas no tiene ni volumen
definido ni forma definida.
Un FLUIDO es un conjunto de moléculas ordenados aleatoriamente y se mantienen
Juntas por fuerzas cohesivas débiles y fuerzas que ejercen las
paredes del recipiente que los contiene. Tanto líquidos como gases son
fluidos.
Primeramente estudiaremos los fluido en reposo, es decir, estática de fluidos, mas
adelante estudiaremos los fluidos en movimiento, dinámica de fluidos.

3. Ejemplos: Está presente la mecánica
de fluidos, son importantes en aspectos
de nuestra vida:
Bebemos, respiramos el aire, nadamos
en ellos, circula la sangre por nuestro
cuerpo, controlan el clima se usan en
tuberías y canales, los chorros, las
ondas de choque, etc

4. Densidad y peso especifico

6. 3.1 Presión
dA
dF
A
F
P  Pa
m
N
P  2
 PdAF

7. Un golpe de martillo sobre un clavo
bien afilado hace que penetre mas de
lo que lo haría otro clavo sin punta.

10. 3.2 Variación de la presión con la profundidad
• La presión del agua aumenta con la profundidad. Como los buzos.
• Del mismo modo, la presión atmosférica disminuye con la altura creciente; por esta
razón, las aeronaves que vuelan a grandes alturas deben tener cabinas presurizadas
para comodidad de los pasajeros.
• Con la profundidad
• Con la altura
Esta ecuación indica que para un líquido dado y
para una presión exterior constante la presión en el
interior depende únicamente de la profundida

11. •

12. Ejemplo
El colchón de una cama de agua mide 2.00 m de largo, 2.00 m
de ancho y 30 cm de profundidad. Encuentre:
a) el peso del agua en el colchón.
b) la presión sobre el piso.
30 cm
2.00 m
2.00 m
M = δV = (1.0 x 103)(2 x 2 x 0.3) =
= 1.2 x 103 kg.
W = Mg = (1.2 x 103 kg)(9.8 m/s2)
= 1.18 x 104 N
P = F/A = 1.18 x 104 /(2 x 2) = 2.95 kPa
1 Pa = 1 N/m2

13. • Como la presión en un fluido depende de la profundidad y de la presión atmosférica,
un aumento en presión en la superficie debe transmitirse a todo punto en el fluido.
Este concepto lo reconoció por primera vez el científico francés Blaise Pascal (1623–
1662)
• Ley de Pascal: un cambio en la presión aplicada a un fluido se transmite sin
disminución a todos los puntos del fluido y a las paredes del contenedor.

14. Todos los puntos, que se encuentren al mismo
nivel en un líquido, soportan igual presión.
Ni la forma de un recipiente ni la cantidad de líquido que
contiene influyen en la presión que se ejerce sobre su
fondo, tan sólo depende de la altura del líquido.
Esto es lo que se conoce como
“PARADOJA HIDROSTÁTICA”
Fuente de la imagen:
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/paradoja/paradoja.htm

15. • Una de las aplicaciones más importantes del principio de Pascal es la
prensa hidráulica
1 2 2 2
1 2
1 2 1 1
F F F A
P P
A A F A
    

16. 2
2
1
1
A
F
A
F

En un elevador de automóviles que se emplea en un taller, el aire comprimido ejerce
una fuerza sobre un émbolo de sección transversal que tiene un radio de 5 cm. Esta
presión se transmite por medio de un líquido a un segundo émbolo de 15 cm de radio.
¿Qué fuerza debe ejercer el aire comprimido para levantar un auto de 13,300 N? ¿qué
presión de aire producirá esta fuerza?
A1
A2
F1
F2
d1
d2
Se cumple que:
 
 
  Nx
A
FA
F 3
2
2
2
21
1 1048.1300,13
15.0
05.0



La presión es:

17. 3.3 Fuerzas de flotación y principio de Arquímedes
• Principio de Arquímedes

18. OBJETO SUMERGIDO
•

19. OBJETO PARCIALMENTE SUMERGIDO
•

20. •

21. Tubo en forma de U
hab
hw
0
Agua
Bromuro
de amilo
δagua = 1.0 x 103 kg/m3
δbromuro = 1.26 x 103 kg/m3
Encontrar la relación entre las alturas de
los líquidos
Para el Bromuro:
pab = p0 + rab g hab
Para el agua:
pw = p0 + rw g hw

22. Ejemplo

23. Ejemplo
R t
aire
plomo

24. Una sorpresa titánica: Un iceberg que flota en agua de mar, como se muestra en la figura, es
extremadamentepeligroso porque la mayor parte del hielo esta bajo la superficie. Este hielo
oculto puede dañar una embarcación que aun esta a una distancia considerable del hielo visible.
¿Que fracción del iceberg se encuentra bajo el nivel del agua?

25. 3.4 Dinámica de fluidos
• Hidrodinámica: son fluidos en
movimiento.
• Cuando el fluido esta en movimiento, su
flujo se caracteriza como uno de dos
tipos principales.
• Fluido es estable, o laminar, si cada
partícula del fluido sigue una trayectoria
uniforme de tal modo que las
trayectorias de diferentes partículas
nunca se cruzan unas con otras,
• Flujo turbulento. Es flujo irregular que
se caracteriza por pequeñas regiones
con forma de remolino, ocurre a
velocidades altas como se muestra en la
figura

26. • Viscosidad, se usa para caracterizar
el grado de fricción interna en el fluido.
Esta fricción interna, o fuerza viscosa,
se asocia con la resistencia que tienen
dos capas adyacentes de fluido para
moverse una en relación con la otra.
• El movimiento de los fluídos reales es
muy complejo, por tanto idealizaremos
un modelo de flujo de fluido ideal, bajo
las siguientes cuatro suposiciones:
• 1. El fluído no es viscoso. En un fluído
no viscoso, se desprecia la fricción
interna.
• 2. El flujo es estable. En flujo estable
(laminar), todas las partículas que pasan
a través de un punto tienen la misma
velocidad.
• 3. El fluido es incompresible. La
densidad de un fluido incompresible es
constante.
• 4. El flujo es irrotacional. En flujo
irrotacional el fluido no tiene cantidad de
movimiento angular en torno a punto
alguno. Si una pequeña rueda de paletas
colocada en alguna parte en el fluido no
gira en torno al centro de masa de la
rueda, el flujo es irrotacional.

27. • La trayectoria que toma una partícula de fluido bajo flujo estable se llama línea de
corriente

28. Ecuación de Continuidad
•

39. • Los líquidos están en equilibrio dentro del tubo en U.
Hallar 𝜌1/𝜌2

43. TAREA
• ESTABILIDAD DE CUERPOS SUMERGIDOS
• ¿Por qué los barcos no se hunden?