Fluidos
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Fluidos Fluidos Capítulo 15 Física Sexta edición Paul E. Tippens Densidad Densidad Presión Presión Presión del fluido Presión del fluido Medición de la presión Medición de la presión La prensa hidráulica La prensa hidráulica Principio de Arquímedes Principio de Arquímedes Flujo de fluidos Flujo de fluidos Presión y velocidad Presión y velocidad Ecuación de Bernoulli Ecuación de Bernoulli Aplicaciones de la ecuación de Aplicaciones de la ecuación de Bernoulli Bernoulli
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Fluidos. Capítulo 15 Física Sexta edición Paul E. Tippens. Densidad Presión Presión del fluido Medición de la presión La prensa hidráulica Principio de Arquímedes Flujo de fluidos Presión y velocidad Ecuación de Bernoulli Aplicaciones de la ecuación de Bernoulli. - PowerPoint PPT Presentation
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FluidosFluidos
Capítulo 15Física Sexta ediciónPaul E. Tippens
Capítulo 15Física Sexta ediciónPaul E. Tippens
DensidadDensidad PresiónPresión Presión del fluidoPresión del fluido Medición de la presiónMedición de la presión La prensa hidráulicaLa prensa hidráulica Principio de ArquímedesPrincipio de Arquímedes Flujo de fluidosFlujo de fluidos Presión y velocidadPresión y velocidad Ecuación de BernoulliEcuación de Bernoulli Aplicaciones de la ecuación de BernoulliAplicaciones de la ecuación de Bernoulli
Densidad Densidad
El El peso específico peso específico de un cuerpo de un cuerpo es la relación entre su peso (W) es la relación entre su peso (W) y su volumen (V).y su volumen (V).
La La densidad o masa específica densidad o masa específica de un cuerpo es la relación entre de un cuerpo es la relación entre su masa (m) y su volumen (V).su masa (m) y su volumen (V).
Recuerde: en un campo gravitacional, W = mg
Por lo tanto: los mg pueden sustituirse por W en la definición de densidad o peso específico
Recuerde: en un campo gravitacional, W = mg
Por lo tanto: los mg pueden sustituirse por W en la definición de densidad o peso específico
DmgV
=DmgV
= En la definición de densidad de masa, se puede sustituir por m/V:
En la definición de densidad de masa, se puede sustituir por m/V:
D g=D g=
D WV
=D WV
=
=mV
=mV
Unidades: N/m3 o lb/f3
Unidades: N/m3 o lb/f3
Unidades:kg/m3 o slugs/f3
Unidades:kg/m3 o slugs/f3
Presión Presión
Presión Presión es la fuerza normal por unidad es la fuerza normal por unidad de área y la relación de la fuerza (F) de área y la relación de la fuerza (F) entre el área (A). entre el área (A). P F
A=P F
A=
Unidades: N/m2 o lb/in2
En unidades SI , N/m2 se llama pascal (Pa). Las aplicaciones prácticas se usa con frecuencia unidades de 1000 pascales, o kilopascales, kPa.
Unidades: N/m2 o lb/in2
En unidades SI , N/m2 se llama pascal (Pa). Las aplicaciones prácticas se usa con frecuencia unidades de 1000 pascales, o kilopascales, kPa.
Presión del fluidoPresión del fluido
La fuerza que ejerce un fluido en las La fuerza que ejerce un fluido en las paredes del recipiente que lo contiene paredes del recipiente que lo contiene siempre actúa en forma perpendicular siempre actúa en forma perpendicular a esas paredes. a esas paredes.
Los fluidos ejercen presión en todasLos fluidos ejercen presión en todaslas direcciones.las direcciones.
F
La La presión del fluido presión del fluido en cualquier punto en cualquier punto es directamente es directamente proporcional a la proporcional a la densidad del fluido densidad del fluido y a la profundidad bajo y a la profundidad bajo la superficie del fluido.la superficie del fluido.
P = Dh = ghP = Dh = gh
• P es la presión
• D es el peso específico del fluido
• h es la profundidad del fluido
• es la densidad del fluido
• g es la aceleración debida a la gravedad
• P es la presión
• D es el peso específico del fluido
• h es la profundidad del fluido
• es la densidad del fluido
• g es la aceleración debida a la gravedad
Presión del fluidoPresión del fluido
• La fuerza que ejerce un fluido sobre las paredes del recipiente La fuerza que ejerce un fluido sobre las paredes del recipiente que lo contiene siempre actúa en forma perpendicular a esas que lo contiene siempre actúa en forma perpendicular a esas paredes. paredes.
• La presión del fluido es directamente proporcional a la La presión del fluido es directamente proporcional a la densidad del fluido y a la profundidad bajo la superficie densidad del fluido y a la profundidad bajo la superficie del mismo.del mismo.
• A cualquier profundidad, la presión del fluido es la misma en A cualquier profundidad, la presión del fluido es la misma en todas las direcciones.todas las direcciones.
• La presión del fluido es independiente de la forma La presión del fluido es independiente de la forma o del área del recipiente que lo contiene.o del área del recipiente que lo contiene.
Resumen de los principios de presión del fluidoResumen de los principios de presión del fluido
Medición de la presiónMedición de la presión
La La ley de Pascal ley de Pascal en general establece que una presión externa en general establece que una presión externa aplicada a un fluido confinado se transmite uniformemente aplicada a un fluido confinado se transmite uniformemente a través del volumen del líquido.a través del volumen del líquido.
La La presión manométrica presión manométrica es la cantidad de es la cantidad de presión por encima o debajo de la presión presión por encima o debajo de la presión atmosférica. atmosférica.
La La presión atmosférica presión atmosférica es la cantidad es la cantidad de presión que ejerce la atmósfera de la de presión que ejerce la atmósfera de la Tierra sobre el dispositivo de medición.Tierra sobre el dispositivo de medición.
La cantidad de presión atmosférica depende de la altitud. Al nivel del mar la presión atmosférica es
101.3 kPa o 14.7 lb/in2.
La cantidad de presión atmosférica depende de la altitud. Al nivel del mar la presión atmosférica es
101.3 kPa o 14.7 lb/in2.
La La presión absoluta presión absoluta es la cantidad total de presión, incluyendo es la cantidad total de presión, incluyendo al presión atmosférica.al presión atmosférica.
Presión absoluta = presión manométrica + presión atmosféricaPresión absoluta = presión manométrica + presión atmosférica
La prensa hidráulicaLa prensa hidráulica
Fi FoAi
Ao
si so
Una presión FUna presión Fii aplicada al líquido en lado izquierdo de la prensa aplicada al líquido en lado izquierdo de la prensa
hidráulica se transmite íntegramente hidráulica se transmite íntegramente al líquido del lado derecho Fal líquido del lado derecho Foo..
input pressure = output pressure
F
A
F
Ai
i
o
o
=
input pressure = output pressure
F
A
F
Ai
i
o
o
=
Hay una ventaja mecánica Hay una ventaja mecánica en este sistema:en este sistema:
La relación del área de salidaLa relación del área de salidaentre el área de entrada.entre el área de entrada.
MF
F
A
AIo
i
o
i
= =MF
F
A
AIo
i
o
i
= =
La relación entre la entrada y la La relación entre la entrada y la salida cambia la distancia recorrida. salida cambia la distancia recorrida. M
F
F
s
sIo
i
i
o
= =MF
F
s
sIo
i
i
o
= =
Principio de ArquímedesPrincipio de Arquímedes
El El principio de Arquímedes principio de Arquímedes establece que un objeto queestablece que un objeto quese encuentra parcial o totalmente sumergido en un fluido se encuentra parcial o totalmente sumergido en un fluido experimenta una fuerza ascendente (empuje) igual al peso experimenta una fuerza ascendente (empuje) igual al peso del fluido desalojado. del fluido desalojado.
La fuerza ascendente es conocida como empujeempuje..
La fuerza ascendente es conocida como empujeempuje..
Empuje = peso del fluido desalojado
FB = Vg = mg
Empuje = peso del fluido desalojado
FB = Vg = mg • FB es el empuje
• V es el volumen del fluido desalojado
• es la densidad de masa del fluido desalojado
• g es la aceleración debida a la gravedad
• m es la masa del fluido que es desalojado
• FB es el empuje
• V es el volumen del fluido desalojado
• es la densidad de masa del fluido desalojado
• g es la aceleración debida a la gravedad
• m es la masa del fluido que es desalojado
Flujo de fluidosFlujo de fluidos
El El flujo aerodinámico flujo aerodinámico es el movimiento de un fluido en el cual es el movimiento de un fluido en el cual cada partícula en el fluido sigue la misma trayectoria que siguió cada partícula en el fluido sigue la misma trayectoria que siguió la partícula anterior. la partícula anterior.
El El fluido turbulento fluido turbulento es el movimiento de un fluido que incluye es el movimiento de un fluido que incluye corrientes turbulentas y remolinos, que absorben gran parte de corrientes turbulentas y remolinos, que absorben gran parte de la energía del fluido e incrementan el arrastre por fricción. la energía del fluido e incrementan el arrastre por fricción.
El El gasto gasto es el volumen de fluido que es el volumen de fluido que pasa a través de cierta sección pasa a través de cierta sección transversal en una unidad de tiempo.transversal en una unidad de tiempo.
Gasto = velocidad x sección transversal
R = vA
Gasto = velocidad x sección transversal
R = vA
V = Avt
R =Avt
tvA=
V = Avt
R =Avt
tvA=
Presión y velocidadPresión y velocidad
Un líquido en el medidor Venturi pasa de A a B a través de una sección angosta. La presión PA es mayor que la presión en la sección angosta.
PA - PB =ghPA - PB =gh
h
PAPB
Medidor Venturi
La ecuación de BernoulliLa ecuación de Bernoulli
La La ecuación de Bernouilli ecuación de Bernouilli establece una establece una relación entre la presión relación entre la presión PP, la densidad , la densidad , , la velocidad la velocidad vv, y la altura , y la altura hh en un punto en un punto de referencia del sistema de fluidos.de referencia del sistema de fluidos.
P gh v constant12
2+ + = P gh v constant12
2+ + = Trabajo neto = F1s1 - F2s2
F1 = P1A1
F2 = P2A2
Trabajo neto = P1A1s1 = P2A2s2
V = A1s1 = A2s2
Trabajo neto = P1V - P2V = V(P1-P2)
Trabajo neto = F1s1 - F2s2
F1 = P1A1
F2 = P2A2
Trabajo neto = P1A1s1 = P2A2s2
V = A1s1 = A2s2
Trabajo neto = P1V - P2V = V(P1-P2)
Aplicaciones de la ecuación Aplicaciones de la ecuación de Bernoullide Bernoulli
El El teorema de Torricelli teorema de Torricelli se se expresa por la ecuación:expresa por la ecuación:
El El efecto Venturi efecto Venturi se muestra por:se muestra por:
v gh= 2v gh= 2
P v P v112 1
22
12 2
2+ = + P v P v112 1
22
12 2
2+ = +
Resumen de ecuaciones Resumen de ecuaciones
MF
F
A
AIo
i
o
i
= =MF
F
A
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i
o
i
= =
MF
F
s
sIo
i
i
o
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i
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DmgV
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D g=D g=
D WV
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=
=mV
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P FA
=P FA
=
P = Dh = ghP = Dh = gh
FB = Vg = mgFB = Vg = mg
R = vAR = vA
PA - PB =ghPA - PB =gh
P gh v constant12
2+ + = P gh v constant12
2+ + =
v gh= 2v gh= 2
P v P v112 1
22
12 2
2+ = + P v P v112 1
22
12 2
2+ = +
