MECANICA DE LOS FLUIDOS

Transcripción

1 MECANICA DE LOS FLUIDOS

2 ESTADOS DE LA MATERIA Y LOS FLUIDOS La materia se clasifica en: solida, liquida y gaseosa. Esta clasificación esta dada por la capacidad de la partículas de la materia de vibrar y moverse.

3 Las partículas de los sólidos están muy juntas, de manera que no pueden moverse. Por esto los sólidos tienen forma y volumen definido. Es posible medir su volumen. Su material no escapa. No cambia de forma cuando se somete a pequeñas fuerzas.

4 Las partículas de los líquidos están mas separadas que los de los sólidos. Los líquidos no presentan forma definida. Los líquidos se escurren fácilmente. Presenta volumen definido.

5 Los gases no presentan forma ni volumen definido. Ocupan la totalidad del espacio disponible. Las partículas de los gases se encuentran distantes unas de otras. Las partículas de los gases se agitan fácilmente y al igual que los líquidos se escapan.

6 LA DENSIDAD DE LOS FLUIDOS Permite diferenciar una sustancia de otra. La densidad es la masa que ocupa un cuerpo, por unidad de volumen. Es la propiedad que poseen los cuerpos de presentar mayor o menor masa en un determinado volumen. Densidad (d)= masa (m) / volumen (v).

7 Las unidades utilizadas en densidad son los gramos / centímetro cubico. (g/cm 3 ). En una mezcla de líquidos no mezclables se puede ordenar por densidades ya que el mas denso se localiza debajo. La densidad en los gases varia con la temperatura.

8 La presión en los fluidos La presión se define como el efecto de la aplicación de una fuerza, que se distribuye sobre un área determinada. Presión (p) = fuerza aplicada (F) / Área de aplicación(a). La unidad de presión es el PASCAL (Pa). 1 Pa= 1 Newton (N) / m 2.

9 Los fluidos ejercen presión, como la presión sanguínea, del aire y del agua. Ejemplo; al inflar un globo las partículas del aire ejercen presión sobre las paredes, empujando las mismas. Así como los sólidos ejercen presión en las paredes de los cuerpos los gases también.

10 Propiedades de los gases Las moléculas o átomos de los gases se mueven libremente. Los gases se expanden y tratan de ocupar todo el espacio disponible. Ocupan espacio. Tienen masa, lo que significa que pesan. Tienen un volumen aunque este no este definido. Los gases ejercen presión.

11 Leyes de los gases

12 Ley de Boyle Afirma que el volumen de un gas disminuye cuando la presión que se ejerce sobre el aumenta, siempre y cuando la temperatura permanezca constante. A Temperatura constante, un gas posee un volumen que es inversamente proporcional a su presión.

13 Ley de Charles Afirma que si a un gas sometido a una presión constante se le aumenta la temperatura, el gas se expande y su volumen aumenta. Si la temperatura disminuye, el volumen decrece. Lo podemos comprobar si inflamos un globo y lo dejamos en una nevera.

14 LA ATMOSFERA Constituida por una mezcla de gases. 78% de nitrógeno, 21% de oxigeno y 1% de otros gases (co2, metano y vapor de agua). La concentración de vapor de agua no es constante, pero varia de una región a otra. La humedad en el choco es muy alta mientras en el infiernito en Villa de Leyva es muy escasa y por lo tanto este medio es seco.

15 La atmosfera cumple varias funciones en la tierra como: Escudo protector de los rayos ultravioleta del sol impidiendo que queme a los seres vivos. Regulador de la temperatura ambiental ya que retiene el calor que refleja la superficie terrestre. Fenómenos meteorológicos que determinan el clima y estados del tiempo.

16 PRESION ATMOSFERICA Como vimos el aire y la atmosfera pesan. La atmosfera ejerce una fuerza sobre la superficie de la tierra originando la presión atmosférica. Esta no es constante en la superficie terrestre. Varia de un lugar a otro y de acuerdo al estado del tiempo. Los meteorólogos miden los cambios de presión para hacer sus predicciones.

17 La presión que se ejerce sobre el cuerpo es de aproximadamente N por metro cuadrado o de Pa a nivel del mar. Esto corresponde que ejercería una columna de 10 autos aprox. Ubicados 1 sobre otro. Esta presión no la sentimos por que nuestra presión sanguínea al igual que la de otros fluidos la equilibran. Para lograrlo ejercen una presión contra la piel equivalente a la de el aire.

18 Variación de la presión atmosférica En la exosfera no hay presión ya que como no hay aire no hay fluido que ejerza presión. En la troposfera si hay presión pero no es uniforme, como en el EVEREST q la presión es menor que a nivel del mar. La presión atmosférica asiendo a medida que se desciende en la atmosfera. Es decir la altitud es inversamente proporcional a la presión atmosférica.

19 PROPIEDADES DE LOS LIQUIDOS Sus partículas se encuentran mas separadas que en los sólidos, pero mas juntas que en los gases. Por esto no tienen forma definida pero y adoptan la forma del recipiente que los contiene. Tienen un volumen definido. Presentan resistencia a fluir denominada viscosidad, que es la propiedad de poseer fricción interna o roce entre sus partículas.

20 Fuerzas en el interior de los líquidos La cohesión y la adhesión se presentan en el interior de los líquidos.

21 Fuerza de cohesión Fuerza de atracción de entre las partículas de los líquidos. Se observa cuando se unen dos gotas de un mismo liquido. Estas fuerzas actúan en todas las direcciones y con la misma intensidad. Por esto se forman las gotas. Esta varia entre los diferentes líquidos.

22 Fuerza de adhesión Fuerza de atracción entre las partículas del mismo líquido y las de otro material. Gracias a esta fuerza el agua moja. Es inversamente proporcional a la fuerza de cohesión. Como resultado de las fuerzas de adhesión y cohesión, se presentan dos fenómenos: tensión superficial y capilaridad.

23 Tensión superficial Es cuando aparentemente se forma una delgada capa en la superficie de un liquido, que se comporta como una membrana elástica. Se debe a las fuerzas de cohesión de el interior del liquido, las cuales se atraen entre si menos en la superficie.

24 Capilaridad Se presenta al ascender o descender un liquido por tubos muy delgados. Las paredes de un capilar se mojan por las fuerzas de adhesión, asciende por el y su superficie libre forma una especie de curvatura cóncava, llamada menisco cóncavo. El liquido no moja las paredes del capilar, por su gran cohesión. Al descender y forma una curvatura convexa, llamada menisco convexo.

25 EL AGUA: UN FLUIDO VITAL Es el compuesto fundamental de la vida. Se usa para beber, aseo, recreación, medio de transporte. Sin agua la tierra seria un desierto. Es la molécula mas abundante en la biosfera. Constituye entre el 65% y 95% de peso de un ser vivo. Posee algunas propiedades importantes para los seres vivos como:

26 Acción disolvente: Disuelve casi todas las sustancias. Es llamada el disolvente universal. Esta capacidad es responsable de dos funciones: Ser el medio donde ocurren las reacciones metabólicas. Servir como sistema de transporte de los seres vivos.

27 Elevada fuerza de cohesión: Los puentes de hidrogeno hacen que las moléculas se unan fuertemente de manera que el liquido casi no se comprime. Algunos animales como lombrices son capaces de deslizarse por el suelo mediante la presión generada por sus líquidos internos.

28 Elevada fuerza de adhesión: Es la que hace que el agua ascienda por tubos capilares hasta alcanzar un nivel superior. Gracias a este fenómeno la sabia bruta de las plantas asciende desde la raíz a las hojas, a través de los vasos leñosos.

29 Elevado calor de vaporización: Esta propiedad hace que se requiera mucha energía para que el agua liquida se vuelva vapor. Esto permite que el citoplasma no pierda fácilmente el agua y ayuda a su protección ante los cambios de temperatura.

30 La densidad del hielo es menor que la del agua. Esta propiedad permite que el hielo flote en el agua. Gracias a esto los lagos congelados pueden albergar a los peces y a las plantas que se encuentran en el fondo.

31 Presión hidrostática Es la presión que ejerce el agua. Se siente en los oídos al sumergirse en el agua a medida que se sumerge mas profundo. Esto sucede por que la presión del agua se incrementa rápidamente con la profundidad. Cuanto mayor es la profundidad mayor es la presión y viceversa. La presión hidrostática depende de la profundidad.

32 No solo la profundidad determina la presión hidrostática, también depende de la densidad del fluido. El agua es aprox 100 veces mas densa que el aire por lo que ejerce mayor presión sobre la superficie. Por cada 10 metros que se sumerge un organismo en el agua aumenta las presión en 1 atmosfera.

33 Los fluidos fluyen de presiones altas a presiones bajas Los fluidos se mueven de zonas de mayor presión a zonas de menor presión. Como cuando se bebe un liquido con un pitillo, ya que al absorber se saca el aire del pitillo y esto produce q por cambios de presión el liquido ascienda.

34 La formación de vientos se debe a este principio. El aire se mueve de áreas de alta presión a áreas de baja presión. La temperatura hace que la presión atmosférica cambie. El aire caliente es menos denso y sube crea una baja de presión cerca del suelo. El aire frio al bajar deja a su paso un área de alta presión.

35 Un ejemplo de esto es una aspiradora, el ventilador dentro de esta hace que la presión dentro de esta sea mas baja que la del aire, la presión externa mayor empuja el aire y polvo hacia adentro. La chupa para cañerías trabajo bajo el principio de la diferencia de presiones, al salir el aire de la chupa la presión interna es menor que la del aire y succiona.

36 Los fluidos y el cuerpo humano Nuestro cuerpo tiene fluidos como el aire y la sangre. El aire entra por la nariz y transporta el o 2 que respiramos, y eliminamos aire con co 2.

37 Mecánica respiratoria Es el proceso por el cual el aire entra y sale de los pulmones, mediante la inspiración y expiración. Esta formado por las vías respiratorias superiores, la tráquea y los pulmones. En la inspiración los músculos intercostales levantan las costillas y el diafragma se aplana. En ese momento la presión del aire en los pulmones es menor que la presión atmosférica.

38 El aire fluye de una presión alta a una baja, provocando que la que la cavidad torácica se dilate y el aire entre a los pulmones. En la espiración los músculos intercostales se relajan, el diafragma vuelve a su forma natural, y disminuye el volumen de la caja torácica. Al ocurrir esto la presión interna de los pulmones es mas alta que la atmosférica, lo que hace que el aire se expulse de los pulmones.

39 Presión arterial Se puede conocer tomando la presión sistólica y diastólica. La presión sistólica es la que se ejerce cuando los ventrículos del corazón se contraen e impulsan la sangre a las arterias. La presión diastólica es la que se ejerce cuando los ventrículos se relajan y no se impulsa aire a las arterias. Para medir la tensión arterial se utiliza el tensiómetro.

40 1 newton (N) = 1 kilogramo (kg) x metro (m) x segundo -2 (s -2 ) 1 newton (N) = 10 3 gramos (g) x 10 2 centímetros (cm) x segundo -2 (s -2 ) 1 newton (N) = 10 5 gramos (g) x centímetro segundo -2 (cm s -2 ) 1 pascal (Pa) = 1 newton/metro 2 (N/m 2 ) = 1,45 x 10-4 libra/pulgada 2 (lb/in 2 ) 1 pascal (Pa) = 1 newton/metro 2 (N/m 2 ) = 10 dinas/centímetro 2 (din/cm 2 ) 1 pascal (Pa) = 1 newton/metro 2 (N/m 2 ) = 9,869 x 10-6 atmósferas (atm) 1 pascal (Pa) = 7,501 x 10-3 milímetros de mercurio=torr (mm Hg)