Hidrodinámica y temperatura

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HIDRODINÁMICA 
Y 
TEMPERATURA
FÍSICA II
HIDRODINÁMICA
• La hidrodinámica es la rama de la hidráulica que estudia la dinámica de los fluidos.
LEYES GENERALES:
 Caudal:
El caudal o gasto es una de las magnitudes principales en el estudio de la hidrodinámica. 
Sus unidades en el Sistema Internacional son los ⁄ y su expresión matemática es:
𝑄 = 𝐴 ∗ 𝑣
Donde:
Q: Caudal
A: Área de la sección transversal
v: Velocidad del fluido
LEYES GENERALES:
 Principio de Bernoulli:
El principio de Bernoulli es una consecuencia de la conservación de la energía
en los líquidos en movimiento. Establece que en un líquido incompresible y no
viscoso, la suma de la presión hidrostática, la energía cinética por unidad de
volumen y la energía potencial gravitatoria por unidad de volumen, es constante
a lo largo de todo el circuito. Es decir, que dicha magnitud toma el mismo valor
en cualquier par de puntos del circuito. Su expresión matemática es:
𝑃 + 𝜌𝑔ℎ +
1
2
𝜌𝑣 = 𝑃 + 𝜌𝑔ℎ +
1
2
𝜌𝑣
Donde:
P: Presión hidrostática
𝜌: Densidad 
g: Aceleración de la gravedad
h: Altura
LEYES GENERALES:
 Ecuación de Continuidad:
Cuando un fluido fluye por un conducto de diámetro variable, su velocidad cambia debido a que la
sección transversal varía de una sección del conducto a otra. Establece que el caudal es constante a lo
largo con todo el circuito hidráulico. Su expresión matemática es:
𝑄 = 𝐴 𝑣 = 𝐴 𝑣 = 𝑐𝑡𝑒
Donde:
Q: Caudal
𝐴: Área de la sección transversal 
v: Velocidad del fluido
cte: Constante
TEMPERATURA 
• La temperatura es una magnitud escalar que mide la cantidad de energía térmica que tiene
un cuerpo. En el caso de los gases su valor es proporcional a la energía cinética media de las
moléculas, según la expresión
• T=k⋅<Ec>
• Temperatura T: Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el Kelvín ( K )
• Constante universal k: Se trata de una constante igual para todos los gases. Su unidad de
medida en el Sistema Internacional es el Kelvín partido Julio ( K/J )
• Energía cinética promedio de las moléculas del gas <Ec>: Se trata del valor medio de energía
cinética de las moléculas del gas. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es
el Julio ( J )
• La física dice que en un sistema termodinámico la energía contenida por las
partículas es proporcional a la temperatura absoluta, siendo la constante de
proporcionalidad la constante de Boltzmann. Por eso es posible determinar la
temperatura de unas partículas con una determinada energía, o calcular la
energía de unas partículas a una determinada temperatura. Esto se hace a
partir del denominado principio o teorema de equipartición. El principio de
equipartición establece que la energía de un sistema termodinámico es:
•kB es la constante de Boltzmann
•T es la temperatura expresada en kelvin
• n es el número de grados de libertad del sistema
EJERCICIOS RESUELTOS
1. Para el sifón de la figura mostrada en el problema, Calcule:
a) El flujo volumétrico del aceite que sale del tanque.
b) Las presiones manométricas en los puntos A y D.
2. Por una tubería horizontal de 20 mm de diámetro interno circula un fluido con una
velocidad de 3 m/s.
a) Calcula la velocidad en otra sección de la misma línea de 10 mm de diámetro
interior.
b) Si el fluido es agua, calcula la diferencia de alturas entre dos tubos verticales
colocados inmediatamente antes y después del estrechamiento.
Dato: Densidad del agua 1 g/cm3.
12 3
3. El tubo horizontal de la figura, tiene un área transversal de 40 en la parte mas ancha y 
de 10 en la parte angosta. Fluye agua en el tubo, cuyo caudal es de Q=6L/s, calcular:
a) La rapidez del fluido en la parte ancha y angosta.
b) La diferencia de presión en estas porciones.
c) La diferencia de altura h entre las columnas de mercurio en el tubo con forma de U. 
(la densidad del mercurio es de 13600 )
𝑄 = 𝐴𝑣 = 𝑉/Δ𝑡
𝐴 𝑣 = 𝐴 𝑣
𝑝 +
1
2
𝜌𝑣 + 𝜌𝑔ℎ = 𝑝 +
1
2
𝜌𝑣 + 𝜌𝑔ℎ
1𝐿 = 10 𝑚
4. Un reloj de péndulo esta hecho de latón y tiene un longitud tal que a 20°C su periodo 
de oscilación es 1 seg. ( °C)
Calcule, aproximadamente , en cuanto se atrasa, en seg, este reloj en un dia , si el 
ambiente donde se encuentra se mantiene a 30 °C.
5. Una muestra de agua de 500 g se
calienta desde 10°c hasta 80°c
calcular la cantidad de calor
absorbido por el agua. El calor
especifico del agua es 4186 J/kg k
expresar el resultado en Joules y
calorías.