FLUIDOS (1era Parte)

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LOS FLUIDOS Y SUS PROPIEDADES
Tema N°1
OBJETIVOS
El concepto de fluido 
Qué se entiende por la presión en un fluido, y cómo se mide.
Interpretar densidad y presión 
Considerar la presión en un fluido en reposo. 
Comprender los efectos de la presión Atmosférica
Fluidos: Características de los fluidos y propiedades de la Hidrostática
Mecánica de Fluidos
1.Fluido: Un fluido es un conjunto de moléculas que están dispuestas al azar y se mantiene juntas por medio de débiles fuerzas de cohesión, así como por fuerzas ejercidas por las paredes de un recipiente. Líquidos y gases son fluidos.
 La mecánica de fluidos se divide en:
1) Estática de Fluidos: Estudia la 1ra y 3ra Ley de Newton
Dinámica de Fluidos: Estudia las Leyes de Newton y la conservación de la energía.
Los fluidos presentan las siguientes propiedades:
Densidad
Describe cuan están unidas los átomos que componen el fluido. Es decir, el grado de compactación que existe internamente. 
 Es el cociente entre su masa y su volumen.
 Unidad: En el SI es 
MATERIAL 	DENSIDAD 
 Hidrógeno 		0.09 
Aire 	 	1.28 
Madera de pino 		500 
Petróleo 	 		800 
Hielo 	 		917 
Agua 			1000 
Aluminio	 		2700 
Hierro 			7860 
Cobre 			8900 
Plomo 			11340 
Mercurio 			13500 
Oro 			19300 
Platino 			21400 
Densidad específica: Es la densidad de sustancia entre la densidad del agua.
 
2. Peso Específico:
Este número esta íntimamente ligado a la densidad de cualquier material y debido a su fácil manejo en unidades terrestres su uso es muy amplio dentro de la Física. 
Es el cociente entre el peso de un objeto y su volumen.
3. ESTABILIDAD:
 Se dice que el flujo es estable cuando sus partículas siguen una trayectoria uniforme, es decir, nunca se cruzan entre si.
 La velocidad en cualquier punto se mantiene constante en el tiempo. 
4. TURBULENCIA 
Debido a la rapidez en el que se desplaza las moléculas el fluido se vuelve turbulento .
Un fluido irregular caracterizado por pequeñas regiones similares a torbellinos. 
5. Viscosidad
En general la viscosidad es una propiedad de los fluidos que se refiere al grado de fricción interna.
Se asocia con la resistencia que presentan dos capas adyacentes moviéndose dentro del fluido.
Debido a la viscosidad parte de la energía cinética del fluido se convierte en energía interna.
6. Volumen Específico
Hace referencia al volumen que ocupa un fluido por unidad de peso.
En el caso de los gases está afectado de manera importante por la temperatura y la presión
7. TENSIÓN SUPERFICIAL 
Se debe a que las moléculas del líquido ejercen fuerzas de atracción entre si mismas.
En el caso del agua, esta propiedad dificulta su paso por aberturas pequeñas.
8. CAPILARIDAD
Esta propiedad le permite a un fluido, avanzar a través de un canal delgado, siempre y cuando, las paredes de este canal estén lo suficientemente cerca. 
En el modelo de un fluido ideal, se proponen los siguientes cuatro planteamientos:
El fluido no es viscoso cuando no presenta fricción interna.
El fluido es estable cuando la velocidad del flujo en todos los puntos permanece constante.
El fluido es incompresible cuando la densidad es constante.
El fluido es irrotacional cuando el no gira alrededor de su centro de masa y no tiene momentum angular alrededor de algún punto.
Fluidos Newtonianos y no Newtonianos
NEWTONIANOS
A una temperatura fija su viscosidad no cambia y esta se mantiene constante
NO NEWTONIANOS
Influyen otros factores a parte de la temperatura, por lo tanto su viscosidad es variable
Ejemplo de estos fluidos en la vida diaria son la pasta de diente y la salsa de tomate, a los cuales se les debe aplicar una fuerza inicial para que comiencen a fluir.
Ejemplo:
1. Calcule la masa y el peso del aire en una estancia a 20°C. El piso mide 4.0 m x 5.0 m, el techo se ubica a una altura de 3.0 m, y la estancia tiene la masa y el peso de un volumen igual de agua.
Solución
Tenemos
Ejemplo 
2.Un frasco de 200 mL está lleno de agua a 4°C. Cuando el frasco se calienta a 80 °C, se derraman 6 g de agua. Cual es la densidad del agua a 80 °C? (Suponer que la dilatación del frasco es despreciable) 
Solución
Presión Atmosférica
Se llama presión atmosférica a la presión ejercida por la atmósfera sobre los cuerpos situados sobre la superficie de la Tierra. Todas las caras de los sólidos experimentan la presión atmosférica. El físico italiano Torricelli determinó experimentalmente el valor de la presión atmosférica. La presión atmosférica de Bogotá es de 560 mm Hg, esto se debe a que Bogotá se encuentra a 2.600 m sobre el nivel del mar y, en consecuencia, la columna de aire que queda por encima de los cuerpos en Bogotá es de menor longitud que la columna de aire al nivel del mar. La presión atmosférica disminuye a medida que aumentamos la altura con respecto al nivel del mar.
Los valores de la presión atmosférica cambian en función de las condiciones meteorológicas.
La presión atmosférica es la fuerza por unidad de superficie que ejerce el aire que forma la atmósfera sobre la superficie terrestre.​El valor de la presión atmosférica sobre el nivel del mar es de 101 325 Pa.​
PRESION DE UN FLUIDO 
La presión se designa con la letra p , y se define como la fuerza de compresión por unidad de área perpendicular a la fuerza. 
Unidades de presión. En el Sistema Internacional (SI) la unidad de presión es el pascal (Pa).
 
Presión Hidrostática
La ecuación de la presión hidrostática, expresa que la presión en el interior de un fluido es directamente proporcional a la profundidad del punto considerado y a la densidad del fluido. 
Donde:
:presión
: densidad
: gravedad
: altura
Pero:
Otras unidades: 
 Atmósfera (atm) se define como la presión que a 0 ºC ejercería el peso de una columna de mercurio de 76 cm de altura y 1 de sección sobre su base.
1 atm = 1,013x Pa.
Bar es realmente un múltiplo del pascal y equivale a
. 
En meteorología se emplea con frecuencia el milibar (mb) o milésima parte del bar 
También tenemos: 
 
Módulo de Compresibilidad (B)
La presión debida a un fluido que presiona contra un cuerpo tiende a comprimirlo.
El cociente entre el cambio o variación de presión y la disminución relativa al volumen se denomina módulo de compresibilidad B
Se quiere calcular la presión en el punto 2
Ejemplo 2. 
 Un dispositivo de exploración de las profundidades del mar tiene una ventana de área 0,10 m2. ¿Qué fuerza es ejercida sobre ella por el agua de mar (densidad 1030 kg/m3) a la profundidad de 5000 m? 
 
3. Una presa rectangular de 30 m de anchura soporta una masa de agua que alcanza una altura de 25 m. Determinar la fuerza horizontal sobre la presa
Solución
1.Un cilindro de cobre tiene una longitud de 6 cm y un radio de 2 cm. Hallar su masa
2.Cuando una mujer con tacones altos da un paso, momentáneamente descarga todo su peso sobre el tacón de uno de sus zapatos, que tiene un área de 1cm2. Si su masa des de 56 kg, ¿cuál es la presión que su tacón ejerce sobre el suelo? 
3.Cuando se ata una piedra de 60 N a un dinamómetro y se sumerge en el agua, el índice de la escala marca 40 N. Calcular la densidad de la piedra.
MUCHISIMAS 
GRACIAS