FÍSICA IGRADO

Ingeniería Mecánica

Prof. Norge Cruz Hernández

Tema 6. Mecánica de fluidos.

Tema 6. Mecánica de fluidos. (3h)

6.1 Introducción

6.2 Fuerzas en el interior de un fluido. Concepto de presión. Manómetros y barómetros.

6.3 Ecuación fundamental de la estática de fluidos. Consecuencias.

6.4 Principio de Arquímedes. Equilibrio de los cuerpos sumergidos y flotantes.

6.5 Movimiento de un fluido. Líneas y tubos de corriente. Regímenes de movimiento.

6.6 Flujo a través de una superficie. Gasto o caudal. Ecuación de continuidad.

6.7 Fluidos ideales. Ecuación de Bernoulli. Aplicaciones.

6.8 Fluidos reales. Viscosidad. Pérdida de carga.

Bibliografía

Clases de teoría:- Física Universitaria, Sears, Zemansky, Young, Freedman ISBN: 970-26-0511-3, Ed. 9 y 11.

Clases de problemas:-Problemas de Física General, I. E. Irodov- Problemas de Física General, V. Volkenshtein - Problemas de Física, S. Kósel- Problemas seleccionados de la Física Elemental, B. B. Bújovtsev, V.

D. Krívchenkov, G. Ya. Miákishev, I. M. Saráeva.

Libros de consulta:- Problemas de Física, Burbano, Burbano, Gracia.- Resolución de problemas de física, V.M. Kirílov.

Tenemos un tanque de almacenamiento de gasolina de área transversal A1, lleno hasta la altura h. El espacio de arriba de la gasolina contiene aire a la presión Po y la gasolina sale por un tubo corto de área A2. Calcular la rapidez del flujo a la salida del tubo.

22

210 2

1

2

1vpghvp a

2211 AvAv

12

12 v

A

Av

21 AA 12 vv

21

220 2

1vvppgh a

Si el tanque está abierto por arriba app 0

222

1vgh ghv 22

ghvsalida 2

Teorema de Torricelli: La rapidez de salida por una abertura a una distancia h bajo la superficie del líquido es la misma que un cuerpo adquiriría cayendo libremente de una altura h.

El medidor de Venturi.

Calcular la velocidad del flujo v1 en función de las áreas transversales A1 y A2, y la diferencia de altura h del líquido en los dos tubos verticales.

222

211 2

1

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12

12 v

A

Av

1

2

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212

121 A

Avpp

ghpp 21

21

22

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AA

gh

Sustentación del ala de un avión.

2

2

1arribaarriba vp

2

2

1abajoabajo vp

22

2

1

2

1abajoabajoarribaarriba vpvp

abajoarriba vv abajoarriba pp

sustentación

Lanzamiento de una curva en baseball

2

2

1arribaarriba vp

2

2

1abajoabajo vp 22

2

1

2

1abajoabajoarribaarriba vpvp

abajoarriba vv

abajoarriba pp

El lanzador de baseball debe preocuparse por la buena costura de la pelota y por sujetarla con suficiente fuerza para hacerla girar correctamente.

Tubo de Pitot v

l2

2

1vp p1h

2h

1h2h

12122

2

1hghgpghghvp ll

12 hghgp l 12

2

2

1ghghvp l

11222

2

1hhghhgv l

11 hhh

22 hhh

ghghv l 2

2

1

lghv 2

lghv 2

Tubo de Pitot en aviones.

tipos de tubos de Pitot

Velocidad del aire exterior con respecto al avión

Desaparece un avión de Air France sobre el Atlántico con 228 personas a bordo (1/6/2009)

AF447A330-200

Aunque las cajas negras no fueron encontradas, se sospecha de un mal funcionamiento de las sondas usadas para medir la velocidad respecto del aire.

Pulverizador

aire

atmpvp 2

2

1

atmpp

atmp

Esta depresión provoca que el líquido asciende por el fino tubo y al llegar al nivel de corriente se pulveriza.

Importancia del estudio de los fluidosviscosidad de los fluidos

La lava es un fluido viscoso. La viscosidad disminuye al aumentar la temperatura: cuanto más caliente está la lava, más fácilmente fluye.

6.8 Fluidos reales. Viscosidad. Pérdida de carga.

Viscosidad: Es la fricción interna de un fluido.

Perfil de velocidad para un fluido viscoso en un tubo cilíndrico.

La presión manométrica es proporcional a la altura del fluido en los tubos, la diferencia de altura manifiesta la pérdida de carga.Para corregir esta pérdida de carga por viscosidad, se modifica la ecuación de Bernoilli para el caso de que el fluido tenga viscosidad:

Qghvpghvp 22221

211 2

1

2

1

Qghvpghvp 22221

211 2

1

2

1

El término Q representa la energía disipada por rozamiento interno por unidad de volumen.

En una tubería horizontal, de sección constante en un flujo permanente (v=cte), la cantidad (P1-P2)Av representa la potencia disipada entre dos secciones de la tubería.

pérdida de cargah

ghQ