Unidad I: Estática de Fluidos

Transcripción

1 Unidad I: Estática de Fluidos Peso específico: es el cociente entre el peso del cuerpo y su volumen. Densidad o masa específica: es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. Se puede concluir: Gravedad específica: es la relación entre la densidad de una sustancia y la densidad del agua a una temperatura determinada generalmente a 4 C PRESIÓN DEL FLUIDO

2 El estado depende de la temperatura y presión, el tiempo que tarda una partícula de cambiar de estado depende de una fuerza externa. Fluido: Es un conjunto de moléculas que están dispuestas al azar y se mantienen juntas por medio de débiles fuerzas de cohesión, así como las paredes de un recipiente. Las fuerzas ejercidas por un fluido estático sobre un objeto, es siempre perpendicular a las superficies del objeto El vector fuerza forma 90 A las superficies del objeto La presión: es una magnitud física escalar que mide la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar como se aplica una determinada fuerza resultante sobre una superficie. A F Embolo Si la presión varia podemos evaluar la fuerza infinitesimal df sobre cualquier elemento superficial de área da La prisión ejercida varía con la profundidad Unidad es el pascal (Pa):

3 VARIACIÓN DE LA PRESIÓN CON LA PROFUNDIDAD A mayor profundidad A mayor Altitud Mayor presión Menor Presión Atmosférica Relación de las presiones de un cuerpo sumergido -PoAj d Ρ= es constante en todo el liquido d+h mg PAj La presión P a una profundidad h debajo de u punto del líquido el cual la presión en Po es mayor en una cantidad ρgh Nota: si el líquido está abierto a la atmosfera y Po es la presión en la superficie del líquido, entonces Po es la presión atmosférica donde: La ecuación P=Po+ρgh implica que la presión es la misma en todos los puntos que tiene la misma profundidad independientemente de a la forma del recipiente. La presión de un líquido depende de la profundidad y del valor Po, por tanto cualquier presión ocurrida en la superficie es transmitida en los otros puntos del fluido.

4 Ley de pascal PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES Y PASCAL Un cambio en la presión aplicada a un líquido se transmite a todos los otros puntos del fluido y a las paredes del recipiente. F1 ΔX1 A1 A2 ΔX2 F2 El volumen desplazado hacia abajo = al volumen subido EMPUJE HIDROSTÁTICO, FUERZA BOYANTE O PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES La fuerza ejercida por un líquido (fluido), sobre cualquier objeto sumergido se denomina empuje hidrostático o fuerza boyante.

5 Principio de Arquímedes La magnitud del empuje hidrostático siempre es igual al peso del líquido desalojado por el objeto. B P1 B= Fuerza Boyante; Fg= fuerza gravitatoria Cuando un cuerpo Flota: ρcuerpo < ρliquido H Cuando el cuerpo se hunde: ρcuerpo > ρliquido Fg P2 Caso I: Cuerpo Totalmente Sumergido mg= peso del líquido desalojado por el cubo Si el objeto es de masa (m) y densidad (ρobjeto), su peso (Fg) es igual a: Fuerza neta es igual a: Lo que quiere decir que: Ρobjeto > ρfluido por lo tanto Fg hacia abajo < B Nota: el movimiento de un objeto sumergido en un fluido esta determinado solo por las densidades del objeto y el fluido. Caso II: Objeto Flotante Ρobjeto < ρliquido

6 Nota: la fracción del volumen de un objeto flotante que está debajo de la superficie del líquido es igual a la razón entre la densidad del objeto y las del liquido MEDICIONES DE PRESIÓN Presión atmosférica Presión medida Manómetro Estándar Presión Absoluta Es la presión de un fluido medido con referencia al vacío perfecto o cero absoluto. La presión absoluta es cero únicamente cuando no existe choque entre las moléculas lo que indica que la proporción de moléculas en estado gaseoso o la velocidad molecular es muy pequeña. Ester termino se creo debido a que la presión atmosférica varia con la altitud y muchas veces los diseños se hacen en otros países a diferentes altitudes sobre el nivel del mar por lo que un termino absoluto unifica criterios. Presión Atmosférica El hecho de estar rodeados por una masa gaseosa (aire), y al tener este aire un peso actuando sobre la tierra, quiere decir que estamos sometidos a una presión (atmosférica), la presión

7 ejercida por la atmósfera de la tierra, tal como se mide normalmente por medio del barómetro (presión barométrica). Al nivel del mar o a las alturas próximas a este, el valor de la presión es cercano a 14.7 lb/plg2 (101,35Kpa),,disminuyendo estos valores con la altitud. Presión Manométrica Son normalmente las presiones superiores a la atmosférica, que se mide por medio de un elemento que se define la diferencia entre la presión que es desconocida y la presión atmosférica que existe, si el valor absoluto de la presión es constante y la presión atmosférica aumenta, la presión manométrica disminuye; esta diferencia generalmente es pequeña mientras que en las mediciones de presiones superiores, dicha diferencia es insignificante, es evidente que el valor absoluto de la presión puede abstenerse adicionando el valor real de la presión atmosférica a la lectura del manómetro. La presión puede obtenerse adicionando el valor real de la presión atmosférica a la lectura del manómetro. Vacío Presión Absoluta = Presión Manométrica + Presión Atmosférica. Se refiere a presiones manométricas menores que la atmosférica, que normalmente se miden, mediante los mismos tipos de elementos con que se miden las presiones superiores a la atmosférica, es decir, por diferencia entre el valor desconocido y la presión atmosférica existente. Los valores que corresponden al vacío aumentan al acercarse al cero absoluto y por lo general se expresa a modo de centímetros de mercurio (cmhg), metros de agua, etc.