Mecanica de los fluidos

Unefm Tecnología Ingeniería Civil - Mecánica de los Fluidos

1. MECÁNICA DE
FLUIDOS
PROF EYLIN MACHUCA

2. ESTADOS DE LA MATERIA.
Sólidos:Suspartículassonfijasenposiciones
determinadas.Estánunidasentresi.Tieneformayvolumen
constante.Lafuerzadecohesiónesmayor.Nofluyen
Líquidos:Suspartículastienenmovimientorelativoentre
sí.Tienenvolumenconstante.Seadaptanalaformadel
recipiente.Fluyen.Laspartículasestánunidasporunas
fuerzasdeatracciónmenoresqueenlossólidos,poresta
razónlaspartículasdeunlíquidopuedentrasladarsecon
libertad.Elnúmerodepartículasporunidaddevolumenes
muyalto.
Gases:Laspartículasestáncontotallibertadde
movimiento,estánalejadasentresí.Formayvolumen
variable.Adaptanlaformadelrecipiente.Fluyen.

3. FLUIDOS.
Ladefinicióndefluidotienequeverconaspectos
mecánicosdelamateriaysedefinecomotalaunasustancia
cualquieraquereaccionadeformándoseenforma
instantánea,anteunesfuerzodecortepormínimoquesea.
Unesfuerzodecorteesunafuerzaporunidaddeáreao
tensión
Lapropiedadfundamentalquecaracterizaaloslíquidosy
gasesesquecarecenderigidezyenconsecuenciase
deformanfácilmente.Porestemotivounfluidonotiene
formaydiferentesporcionesdelmismosepuedenacomodar
dentrodelrecipientequelocontiene.Enestodifierendelos
sólidos,queenvirtuddesurigideztienenunaforma
definida,quesólovaríasiseaplicanfuerzasdeconsiderable
intensidad.

4. MECÁNICA DE FLUIDOS
SedefinealaMecánicadeFluidoscomoramadela
físicaqueestudiaelcomportamientodelosfluidosasícomo
lasfuerzasqueloprovocan.Esdecir,eslacienciaque
estudialacinemáticaydinámicadelosfluidosantela
accióndefuerzasaplicadas.

5. MAGNITUDES FÍSICAS.
1.-PORSUORIGEN:
a)MagnitudesFundamentales:Sonaquellasquesirvende
baseparaescribirlasdemásmagnitudes,nodependende
otrasparasermedidas.Lasmagnitudesfundamentalesson:
b.)MagnitudesDerivadas:Sonaquellasmagnitudesque
estánexpresadasenfuncióndelasmagnitudes
fundamentales.Ejemplos:

6. MAGNITUDES FÍSICAS.
2.-PORSUNATURALEZA
a)MagnitudesEscalares:Sonaquellasmagnitudesque
estánperfectamentedeterminadasconsóloconocersuvalor
numérico(módulo)ysurespectivaunidad.Ejemplos:

7. MAGNITUDES FÍSICAS.
2.-PORSUNATURALEZA
b)MagnitudesVectoriales:Sonaquellasmagnitudesque
ademásdeconocersuvalornuméricoyunidad,senecesitala
direcciónysentidoparaquedichamagnitudquede
perfectamentedeterminada.Ejemplos:

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

9. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
Ladensidad(ρ)deunmaterialsedefinecomolamasacontenida
enlaunidaddevolumendelmaterial.Sielmaterialeshomogéneo
comoelhielo,ladensidadeslamismaentodoelmaterial.Por
tantooperacionalmenteladensidadestadadapor:
Densidad.

10. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
Elpesoespecífico(γ)deunmaterialsedefinecomoelpeso
contenidoenlaunidaddevolumendelmaterial.Sielmateriales
homogéneocomoelhielo,ladensidadeslamismaentodoel
material.Portantooperacionalmenteladensidadestadadapor:
Peso específico .
RelaciónentreDensidadypesoespecífico:

11. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
Ladensidadrelativa(Dr,Ds),deunasustanciasedefinecomo
larazónentreladensidaddelasustanciayladensidaddelaguaa
unatemperaturadeterminada(4
o
C).Tambiénseconocecomo
Gravedadespecíficaorelativa(Sg,Sr).Operacionalmente:
Densidad Relativa o Específica.
Envirtudaqueladensidadyelpesoespecíficoestán
relacionados,ladensidadrelativatambiénsepuededefinircomo
larelaciónentreelpesoespecíficodeunasustanciayelpeso
específicodelaguaaunatemperaturadeterminada.Así

12. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
Cuandounfluidoestáenreposoejerceunafuerza
perpendicularsobrecualquiersuperficiequeestéencontactocon
él,comolasparedesdeunrecipienteolasuperficiedeuncuerpo
queestésumergidoenelfluido.Definiremosentonces,lapresión
(P)comoelcocientedelafuerzanormalentreeláreadondese
aplicaesafuerza.
Presión.

13. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
Presiónenlacualunfluidocambiadefasedesdeestado
liquidoavaporenprocesosisotérmicos.Sedenotacomo(Pv).
Presión de Vapor.
Ocurreenlainterfaseentredoslíquidosnomisciblesoun
liquidoyungas.Fuerzaconquesuperficieslibresactúan
sobreáreasadyacentesuotrosobjetosencontactoporunidad
delongitud.Sedenota(T).
Tensión Superficial:

14. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
Acadaincremento/decrementodelapresiónqueseejercesobre
unfluidolecorrespondeunacontracción/expansióndelfluido.Esta
deformación(cambiodelvolumen)esllamadaelasticidadomas
concretamentecompresibilidad.Elparámetrousadoparamedirel
gradodecompresibilidaddeunasustanciaeselmódulovolumétrico
deelasticidad,Ev.
Módulo de Elasticidad Volumétrico:
dp
Volumen
Inicial
(Vi)
Volumen
Final (Vf)

15. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
Paraqueexistamovimientodeuncuerpoatravésdeunfluidoo
paraelmovimientodelfluidodentrodeunconductosedebeejercer
unafuerzaquesobrepaselaresistenciaofrecidaporelfluido.La
magnituddelaresistenciaofrecidaporelfluidoesunaresistenciaa
ladeformaciónyestarádeterminadaporlavelocidadde
deformacióncomoporunapropiedaddelfluidodenominada
viscosidad.
Entonceslaviscosidadsepuededefinircomolaresistenciade
losfluidosafluir.Amayorviscosidad,menorflujo.Laviscosidadde
lamayoríadeloslíquidosdisminuyealaumentarlatemperatura
Principio de Viscosidad:

16. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
ElprincipiodeviscosidaddeNewtonestableceque:“latensión
cortanteenunainterfacetangentealadireccióndeflujo,esproporcionalal
gradientedelavelocidadendirecciónnormalalainterface”.
Tipos de Viscosidad:
Viscosidad Dinámica:
Ladeformaciónangularquesufreelelementodefluido,cuando
essometidoaunesfuerzodecorte,esigualalgradientede
velocidadenladireccióny(du/dy).Entonces,sepuededecirquela
tensiónτesdirectamenteproporcionalalavelocidadde
deformación.

17. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
Frecuentementeenloscálculosdemecánicadefluidosse
presentaelcocientedelaviscosidaddinámicaentreladensidad
delfluido.Porello,demaneraconvencional,laviscosidad
cinemáticasedefinecomolarazónentrelaviscosidaddinámicay
ladensidad.
Tipos de Viscosidad:
Viscosidad Dinámica:
Viscosidad Cinemática: