HIDROSTÁTICA - HIDRODINAMICA

MAG. JAVIER HERNÁNDEZ MUÑANTE

Docente : JAVIER EDUARDO HERNÁNDEZ MUÑANTEMagister Educación Superior

Ingeniero Mecánico Electricista.

Estática y cinemática de sistemas: Fluidos

(Hidrostática – Hidrodinámica).

UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA

FACULTAD DE MEDICINA HUMANA”DANIEL ALCIDES CARRIÓN”

04/22/2023 2MAG. JAVIER HERNÁNDEZ MUÑANTE

Un fluido es una sustancia o medio continuo que se deforma continuamente en el tiempo ante la aplicación de una tensión tangencial sin importar la magnitud de ésta.

FLUIDO

UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICAFACULTAD DE MEDICINA HUMANA DANIEL ALCIDES CARRIÓN

II CICLO AÑO ACADÉMICO 2015 II


FLUIDO: HIDROSTÁTICALa presión P del fluido en el nivel donde se encuentra sumergido el cuerpo se define como la razón de la magnitud de la fuerza F normal a la superficie y el área A.P = F / A

FA

UNIDADES DE PRESIÓN S.I.: 1 Pa= 1 N/m2

OTRAS:UNIDAD SIMBOLO EQUIVALENCIASBar 1 bar 1,0 x 105 PaAtmosfera 1 atm 101 325 Pa

760 mmHgmm de Hg 1 mmHg 133,32 PaLbf in-2 1 psi 6894,76 Pa

0,07 atm




HIDROSTÁTICA DENSIDAD: o masa específica, en un fluido se define

por la relación de la masa sobre el volumen que ocupa

VM

VolumenMasa

En consecuencia la unidad en el SI de densidad será kg m-3, se utiliza g cm-3. 1 g cm-3 = 1 000 kg m-3

DENSIDAD RELATIVA: se utiliza escalas de densidades relativas a la de alguna substancia específica, la más utilizada es las densidades de los fluidos respecto al agua. Es a dimensional, sin unidades.




HIDROSTÁTICAPESO ESPECÍFICO: denotado por “γ” se define como el peso por unidad de volumen del fluido.

En consecuencia la unidad en el SI de densidad será N m-3

PRESIÓN ATMOSFÉRICA: la atmósfera es un fluido de varios kilómetros de altura que rodea a la tierra, que producto de su peso, ejerce presión sobre todos los objetos sumergidos en ella, denominada presión atmosférica.

Pa = ρHg gh = 760mmHg




FACTORES DE CONVERSIÓN ENTRE UNIDADES DE PRESIÓN

atm dina cm-2 pulg agua cm Hg PASCAL lb pulg-2 lb pie-2

1 atmósfera = 1 1,013x106 406,8 761,013x10

5 14,70 2116

1 dina cm-2 =9,869x10-

7 1 4,015x10-4 7,501x10-5 0,1 1,405x10-52,089x10

-3

1 pulgada de agua a 4ºC =

2,458x10-3 2491 1 0,1868 249,1 3,613x10-2 5,202

1 cm de mercurio a 0ºC =

1,316x10-2 1,333x104 5,353 1 1333 0,1934 27,85

1 PASCAL9,869x10-

6 10 4,015x10-3 7,501x10-4 1 1,405x10-42,089x10

-2

1 libra pulgada-2 =

6,805x10-2 6,895x104 27,68 5,171

6,895x103 1 144

1 libra pie-2 =4,725x10-

4 478,8 0,1922 3,591x10-2 47,88 6,944x10-3 1

1bar = 106 dinas . cm-2 = 0,1 Mpa

1 milibar = 103 dinas cm-2

= 102 Pa1 torr = 1 mm de Hg




1. La presión sistólica de un paciente es de 220 mm Hg. Convertir esta presión en: (a) Pascal, (b) libras por pulgada cuadrada y (c) centímetros de agua.

2. La presión manométrica del aire suministrado a un paciente por medio de un respirador es 20 cm agua. Convertir esta presión en (a) newton por metro cuadrado, (b) libras por pulgada cuadrada y (c) torrs.

3. Una pulgada de agua, unidad de presión utilizada a veces en terapia respiratoria, es la presión ejercida por una columna de agua de 1 pulgada de altura. Hacer la conversión de pulgadas de agua en: (a) centímetros de agua y (b) milímetros de mercurio.

EJERCICIO DE CONVERSIÓN DE UNIDADES




Variación de la presión con la profundidadRecordando que la presión es la misma en todos los puntos al mismo nivel de un fluido en reposo, considere la primera figura, el elemento de fluido marcado, está en equilibrio sometido a fuerzas externas verticales, debidas a la presión en las secciones (1) y (2), y a su peso W.

F1

F2

W h

1

2P2 =P1+ρ g h P =Pa+ρ g h

h

P




Manómetro en U de líquido, para presiones relativas de gasLa columna en U contiene un líquido (líquido manométrico), por ejemplo agua, de modo que en la situación de equilibrio, cuando la presión p en el recipiente que contiene un gas es mayor que la atmosférica, la condición de equilibrio indicada en la figura da

h

P = Pa + ρL g h

h

P = Pa - ρL g h




LAS PRESIONES DE LOS FLUIDOS DEL CUERPO HUMANO SIEMPRE SON PRESIONES MANOMÉTRICAS.

NOTA: La presión media de la sangre en el hombre, al ser bombeado por el corazón en la aorta, es de 2 lb/pulg2 (100 mm Hg); esta es la presión manométrica, es lo que excede la presión de la sangre de la presión atmosférica. Esta magnitud es interés fisiológico, porque mantiene activo el sistema circulatorio.

De interés: la presión manométrica real en la aorta varía en cada ciclo cardíaco. La máxima (sistólica) es de unos 120 mm Hg, se da cuando el corazón se contrae, y la presión mínima (diastólica) es de unos 80 mm Hg, se da cuando el corazón se relaja. Por lo tanto la presión manométrica media en la aorta es de unos 100 mm Hg.




PRINCIPIO DE ARQUÍMEDESCuando un cuerpo se sumerge en un fluido, él experimenta una fuerza ascendente, llamada fuerza de empuje, que es igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo.En términos matemáticos, si V denota el volumen sumergido, ρL la densidad del líquido y E la magnitud del empuje, entonces:E = ρLV g.




APLICACIONES 1.- Del esquema mostrado determinar la presión ejercida por el piso sobre la superficie del cuerpo de 80 kg que se desliza por una pendiente de 20º cuya área de contacto es de 0,30 m2

20º

80 Kg

2.- ¿Cuál es la presión sobre un buzo situado 10m por debajo de la superficie de un lago? Densidad de agua dulce = 1 000 Kg/m3 . Densidad de agua de mar = 1,025x103 Kg/m3

10 m




APLICACIONES 3.- En una persona que se encuentra erguida, los píes están a unos 1,35 m por debajo del corazón. ¿Cuál es la diferencia entre la presión PB de la sangre en una arteria del pie y la presión PA de la sangre en la aorta? Densidad de la sangre = 1,05x103 Kg/m3

4.- Con la expiración máxima una persona que sopla en un lado de un manómetro de agua produce una diferencia de 65 cm entre las alturas de las dos columnas de agua, ¿Cuál es la presión manométrica ejercida por los pulmones de dicha persona?




HIDRODINÁMICAEcuación de Continuidad

CaudalQ = A v




HIDRODINÁMICATeorema de Bernoulli




1.- Por un tubo horizontal circula un caudal de 10 m3/seg de agua. a ) Calcular la velocidad del agua en una parte donde el tubo tiene una sección de 2 m2 y en otra parte donde el tubo tiene una sección de 1 m2

b) Calcular la diferencia de presión que existe entre estas 2 seccionesc) Donde es mayor la presión, ¿en la sección de 2 m2 o en la de 1 m2?

APLICACIONES

2.- un caño llena un balde de agua de 10 litros en 2 minutos. a) – calcular el caudal que sale por la caño. b) – sabiendo que la sección del caño es de 1 cm2, calcular con qué velocidad esta saliendo el agua.

1 litro = 1000 cm3 = 1 x 10-3 m3

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