Módulo IIMódulo IIClase introductoriaClase introductoria
ESTADOS DE LA MATERIAESTADOS DE LA MATERIA
• SÓLIDOS
• LÍQUIDOS
• GASES
FLUIDOS:¿POR QUÉ?
SÓLIDOS:• forma y volumen propios• ante la aplicación de una fuerza externa:
– se mueven– se deforman
FLUIDOS:• forma del recipiente que los contiene• ante la aplicación de una presión externa:
– se mueve FLUYE– su superficie puede deformarse
según cómo se aplica
según cómo se aplica
CONSTANTE FÍSICACONSTANTE FÍSICA
propiedad física cuantificable en condiciones experimentales bien
definidas.
A su vez, puedenseguir una función
con respecto a alguna variable experimental
(P, T, etc)
densidadviscosidadtensión superficialíndice de refracciónpunto de fusión
Trabajos prácticos de Módulo II
DENSIDAD VISCOSIDAD
MÉTODOS PARA DETERMINAR LAS CONSTANTES
TENSIÓN SUPERFICIAL
Métodos para medir DENSIDAD
LÍQUIDO SÓLIDO
BMW PICNOMETRÍAAREOMETRÍA
Fundamentos-procedimientos-expresión de resultados
MÉTODOS PARA DETERMINAR el coeficiente de TENSIÓN SUPERFICIAL
Tensiómetro deLecompte Du Nöuy
Estalagmometría
Fundamentos-procedimientos-expresión de resultados
MÉTODOS PARA DETERMINAR el coeficiente de VISCOSIDAD
VISCOSIMETROCAPILAR
METODO deSTOKES
Fundamentos-procedimientos-expresión de resultados
REPASO
MECÁNICA DE FLUIDOS
HIDROSTÁTICA
PRESIÓN
P = F cos α / A
Unidades:
[P] = N / m2 (pascal)
[P] = dyn / cm2 (baria)
A
F
α
PRESIÓN =A
F
45º
¿CUÁNTO VALE EN CADA CASO?
F
F
F
VARIACIÓN de la PRESIÓN con la ALTURA
P = P0 + h
Presión a una profundidad h
PRESIÓNPRESIÓN HIDROSTÁTICAHIDROSTÁTICA
¿CUÁNTO VALE LA PRESIÓN EN EL FONDO EN CADA CASO?
1 m
10 cm
1 m
1 m
1 m
10 cm
2 m
P = h P = h **
PRINCIPIO de PASCAL
Presión atmosférica:
es la que ejerce la atmósfera o aire sobre la Tierra
es el peso de la masa de aire por unidad de superficie
Experiencia de Torricelli
¿Por qué el mercurio no descendió más?
Presión atmosférica normal:es equivalente a la ejercida por una columna de mercurio de
• 76 cm de altura
• a 0ºC y
• a nivel del mar
• a 45 º de latitud ( eso implica g “normal”)
Patm= Hg h Hg = 13,6 g/cm3 . 980 cm/s2 . 76cm =
= 1,01293 106 dina/cm2 = 101.293 N/m2 = 101.293 Pa = 1 atm
PatmVacìo Vacio
Manómetro de tubo abierto
P=Patm+.h
Manómetro de tubo cerrado
P=. h
Barómetro de Fortín
Patm=.h
PresiónP
PresiónP hh
h
Referencia
Escala
MEDICIÓN DE PRESIÓN
• La presión atmosférica ha sido determinada en más de un kilo por centímetro cuadrado de superficie pero, sin embargo, no lo notarnos (motivo por el cual, por miles de años, los hombres consideraron al aire sin peso).
¿Cómo es que los animales y las personas que están en la Tierra pueden soportar tamaña presión?
• El aire ejerce su presión en todas direcciones (como todos los fluidos y los gases), pero los líquidos internos de todos esos seres ejercen una presión que equilibra la presión exterior
HIDRODINÁMICA
DEFINICIONES
ES LA TRAYECTORIA DE UNA PARTICULA QUE SE MUEVE CON REGIMEN ESTABLE E IRROTACIONAL.
ES PARALELA A LA VELOCIDAD EN CADA PUNTO
REGION DEL FLUIDO LIMITADO
POR LINEAS DE CORRIENTE
TUBO DEL FLUJO
LINEAS DE CORRIENTES
ECUACIÓN DE CONTINUIDAD
POR LA LEY DE CONSERVACION DE LAS MASAS:
1.S1= 2.S2 Q = S . = cte.
dm1 dm2
dt dt=
dr. S1.1 dr. S2. 2
dt dt=
S1
S2
1= 2 si el fluido es incompresible
FLUIDOS IDEALES
Ecuación de BernoulliEcuación de Bernoulli
Analicemos la energía en las situaciones 1 y 2Analicemos la energía en las situaciones 1 y 2
P1 -
TEOREMA DE BERNOULLI
SE BASA EN LA LEY DE CONSERVACION DE LA ENERGIA APLICADA A FUIDOS
khgvP 22
1
CADA TERMINO DE LA ECUACION REPRESENTAN UNA FORMA DE ENERGÍA DEL FLUIDO EXPRESADA POR UNIDAD DE
VOLUMEN
ENERGÍA ACUMULADA
COMO PRESIÓN
ENERGÍA
CINÉTICA
ENERGÍA POTENCIAL
GRAVITATORIA
ENERGÍA TOTAL DEL
SISTEMA
FLUIDOS REALES
Planosparalelos
VISCOSIDADRESISTENCIA INTERNA A FLUIR
TENSIÓN CORTANTEFUERZA DE
FRICCION INTERNO
MOVIMIENTO DE CAPASO FLUJO LAMINAR
FLUIDOS NEWTONIANOS
LA VISCOSIDAD DEPENDE DEL GRADIENTE DE LA
VELOCIDAD
FLUIDOS NO NEWTONIANOS
= COEFICIENTE DE VISCOSIDAD ABSOLUTO
PARÁMETROS QUE INFLUYEN EN LA VISCOSIDAD
FLUIDOS NEWTONIANOS
FLUIDOS NO NEWTONIANOS
Tipos de líquidos
Temperatura
Presión
Tipos de líquidos
Temperatura
Presión
Gradiente de Velocidad
Tiempo de cizallamiento
PUES HAY PÉRDIDA DE ENERGÍA POR FRICCIÓN
P1 + ½. .12 + .h1 = P2 + ½. .2
2 + .h2 + WFR
/ Vol
P1 + ½..12 + .h1 > P2 + ½..2
2 + .h2
FLUIDO VISCOSO
NO SE CONSERVA LA ENERGÍA MECÁNICA
1 2
FLUIDO VISCOSO
¿Qué término de la Ecuación de Bernoulli disminuye en el punto 2 respecto del punto 1:
¿POR QUÉ?
a) ½..2
b) h.c) P
FLUIDOS REALES: PÉRDIDA de CARGA
Fluido ideal Fluido viscoso (real)
LEY DE POISEUILLE
FUERZAS POR PRESIÓN FUERZAS DE ROZAMIENTO
EN UN TUBO POR EL QUE CIRCULA UN LÍQUIDO VISCOSO A VELOCIDAD CONSTANTE ACTUAN:
FP= (P1-P2).S FF= -.A. ddr
(P1-P2).S = -.A. ddr
RESOLVIENDO LA ECUACIÓN DIFERENCIAL Y TENIENDO
EN CUENTA LA ECUACIÓN DE CONTINUIDAD
P..r4
8.l.Q=
VELOCIDAD CRITICA
NÚMERO DE REYNOLDS
ES LA VELOCIAD A PARTIR DE LA CUAL EL REGIMEN DEJA DE SER LAMINAR Y PARA A SER TURBULENTO
R= .D.
ES UN NÚMERO ADIMENSIONAL QUE INDICA SI EL REGIMEN ES LAMINAR O TURBULENTO
VC=2000. .D
REGIMEN VELOCIDAD REYNOLDS
LAMINAR V < VC < 2000
INESTABLE V ~ VC 2000 – 3000
TURBULENTO V > VC > 3000
TEOREMA DE BERNOULLI
SE BASABA EN LA LEY DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA APLICADA A FUIDOS IDEALES
ENERGÍA ACUMULADA
COMO PRESIÓN
khgvP 22
1
PARA FLUIDOS REALES AGREGAMOS AHORA ELTÉRMINO QUE REPRESENTA LA ENERGÍA DEL FLUIDO PÉRDIDA POR
ROZAMIENTO EXPRESADA POR UNIDAD DE VOLUMEN
ENERGÍA
CINÉTICA
ENERGÍA POTENCIAL
GRAVITATORIA
ENERGÍA TOTAL DEL
SISTEMA
P2 + ½. .22 + .h2 + WFR/Vol E
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