Física II. 1 Fluidos. 2 Movimiento Armónico. 3 Ondas Mecánicas. 4 Superposición de Ondas. 5 Sonido. 6 Calor. 7 Propiedades Térmicas de la Materia

Transcripción

1 Fluidos Física II Moimiento Armónico 3 Ondas Mecánicas 4 Suerosición de Ondas 5 Sonido 6 Calor 7 Proiedades Térmicas de la Materia 8 Primera Ley de la Termodinámica

2 Fluidos Presión Un fluido en reoso esta sometido a una fuerza que no lo ermite fluir, a esta fuerza or unidad de área se le llama resión. La fuerza a la cual esta sometido el fluido es en dirección erendicular a la suerficie. El fluido sometido a cierta resión ejerce una fuerza sobre cualquier suerficie en contacto con él, esta es F A F A F y A son ectores

3 Densidad m V La densidad de un fluido homogéneo uede deender de la resión y la temeratura a la que esta sometido. Para nuestro caso trabajaremos con fluidos homogéneos (Fluidos con densidad constante) w mg Vg

4 Variación de resión en un fluido en reoso Suma de fuerzas erticales F F + w A A+ w w A A+ Vg Vg + A mg Vg F A F A w y es sobre algún niel de referencia en lo rofundo. h Como es constante gh h gh

5 Presión atmosférica Si un liquido tiene una suerficie libre, ésta se uede tomar como referencia ara las resiones dentro del líquido. De la ecuación anterior, con y o, encontramos gh h En el caso en que la suerficie libre este en contacto con el medio ambiente 0 es la resión atmosférica.

6 HIDROSTÁTICA Fuerza de Flotación (Boyante) La fuerza de flotación es igual al eso del fluido deslazado. Esta actúa erticalmente hacia arriba sobre el centro de graedad del fluido deslazado. Princiio de Arquímedes w B En equilibrio w B Cualquier cuero sumergido comleta o arcialmente en fluido es emujado hacia arriba or una fuerza igual al eso del fluido deslazado. En un fluido de densidad f Un objeto sumergido totalmente B f V B w o g w mg o Vo g ( ) V g f o o Si f > ο el objeto se acelera hacia arriba Si f < ο el objeto se acelera hacia abajo Un objeto en flotación (sumergido arcialmente y en reoso) B w Vg f o V o g o f V V o

7 Test, 0 minutos. Un reciiente en forma cúbica con 0 cm de alto, se escuentra lleno de agua, calcular la fuerza que ejerce el agua sobre una ared lateral. (La densidad del agua es 000 kg/m 3 ) F. Un edazo de aluminio se susende de una cuerda y desués se sumerge or comleto en un reciiente con agua. La masa del aluminio es.5 kg y su densidad es 700 kg/m 3. Calcule la tensión en la cuerda antes y desués de que se sumerge. T? 3. Un tubo ertical abierto contiene dos fluidos de densidad y ; que no se mezclan. Demuestre que la resión a una rofundidad h +h está dada or la fórmula P Po + + gh gh h h o

8 Dinámica de Fluidos Fluidos Ideal: No iscoso Estable Incomresible Irrotacional Flujo ideal Tubo de flujo La elocidad es tangente a la línea de corriente Hidrodinámica Líneas de corriente Trayectoria tomada or una artícula en un fluido estable. Ecuación de continuidad En un fluido ideal que fluye sobre un tubo El roducto del área transersal y la elocidad del fluido en todos los untos del tubo es una constante Para la arte inferior del tubo, en un interalo de tiemo t x t m A x A t Para la arte suerior del tubo m A x A t A x x A Por conseración de masa A t A t A A C Ec. de Continuidad

9 Ecuación de Bernoulli (Relación entre la resión, elocidad y eleación del fluido) En un interalo de tiemo t W W W F x P A x P V F x P A x P V ( ) V W + W V V A y x Hidrodinámica x y A Por otro lado, W K + U Ahora, si m es la masa que fluye or el tubo en ese tiemo K m m y U mgy mgy ( ) V m m + mgy mgy ( ) V V V + Vgy Vgy

10 Ecuación de Bernoulli La ecuación de Bernoulli señala que la suma de la resión, (), la energía cinética or unidad de olumen (/ ) y la energía otencial graitacional or unidad de olumen (gy) es constante en todos los untos sobre las líneas de corriente. gy gy + gy gy CONSTANTE gy + +

11 El agua fluye continuamente de la salida de un grifo, cuyo diámetro interno es d, con una raidez inicial o. Determine El diámetro del chorro en términos de la distancia h or Debajo de la salida. Por un tubo de 5 cm de diámetro se bombea agua del río Colorado a una oblación del Gran Cañón, situada en el borde del cañón. El río esta a una eleación de 564m, y la oblación está a una eleación de 096 m. (a) Cuál es la resión mínima a la que el agua debe ser bombeado si debe llegar a la Población? (b) Si se bombean m 3 or día, cuál es la raidez del agua En el tubo? (c) Qué resión adicional es necesaria ara entregar ese caudal?

12 El tubo de Venturi A D ( ) ( ) A A A En caso de estar abierto Ley de Torricelli gh ( ) o + gh D A