Leyes Fundamentales Parte1
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE HIDRÁULICA E HIDROLOGÍA MECÁNICA DE FLUIDOS (HH 223‐K) 1-Leyes fundamentales.pptx
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Mecanica de fluidos
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVILDEPARTAMENTO ACADÉMICO DE HIDRÁULICA E
HIDROLOGÍA
MECÁNICA DE FLUIDOS
(HH 223‐K)
1-Leyes fundamentales.pptx
La dinámica de fluidos estudia el comportamiento de los fluidos en movimiento a través de leyes fundamentales.
Estas leyes se expresan empleando una descripción de sistema y volumen de control.
Dichas cantidades de interés pueden ser expresados en función de integrales (ejem: la fuerza es la integral de un esfuerzo sobre un área; masa es la integral de la densidad sobre un volumen)
Introducción
Las cantidades integrales de interés primordial en la mecánica de fluidos están contenidas en tres leyes básicas:
Ley de conservación de la masa Primera ley de la termodinámica Segunda ley de Newton
Estas leyes básicas son expresadas mediante una descripción Langraguiana en función de un sistema.
Las tres leyes básicas
Conjunto fijo de partículas de un material.
Sistema
El sistema se movería gracias a la velocidad
La ley que establece que la masa debe conservarse es:
Conservación de la masa
La ley que relaciona la transferencia de calor, el trabajo y el cambio de energía es la primera ley de la termodinámica; establece que:
Primera ley de la termodinámica
La segunda Ley de Newton, también llamada ecuación de cantidad de movimiento establece que:
Segunda Ley de Newton
La ecuación de momento de cantidad de movimiento se deriva de la segunda ley de Newton:
Ecuación de momento de cantidad de movimiento
En cada una de las leyes básicas la cantidad integral es una propiedad extensiva del sistema.
La cantidad de movimiento y energía son propiedades extensivas. La propiedad extensiva es una propiedad que depende de la masa del
sistema (Nsist). También es útil introducir la variable n para la propiedad intensiva
como propiedad de un sistema por unidad de masa.
Propiedad extensiva del sistema
Región del espacio en la que entra un fluido y/o desde la que sale.
Consideramos un volumen de control fijo.
Volumen de control
Un flujo de masa es la velocidad con la cual la masa atraviesa unárea).
Volumen de control (cont.)
La transformación del sistema en volumen de control es:
La primera integral representa la velocidad de cambio de la propiedad extensiva en el volumen de control.
La segunda representa el flujo de la propiedad extensiva a través de la superficie de control
Teorema de transporte de Reynolds
La derivada con respecto al tiempo del término de volumen de control puede ser insertada en la integral cuando el volumen de control es fijo.
Para el caso de flujos continuos:
Flujo hacia el interior y desde un dispositivo
Conservación de la masa
Supóngase que los perfiles de velocidad a la entrada y salida no son uniformes. Además que la densidad es uniforme en cada una de las áreas.
Conservación de la masa (cont.)
El flujo de masa o la velocidad de flujo de masa es:
Tiene unidades de kg/s, Vn es la componente normal de la velocidad.
En función de la velocidad promedio, se tiene
Flujo de masa
