DEFINICION DE UN FLUIDO

Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente cuando se somete a un esfuerzo cortante, sin importar que tan pequeo sea ese esfuerzo cortante. Un esfuerzo cortante es la componente de fuerza tangente a una superficie, y esta fuerza dividida por reas de la superficie es el esfuerzo cortante promedio sobre dicha superficie. El esfuerzo cortante en un punto es el valor lmite de la fuerza por unidad de rea a medida que el rea se reduce a un punto.

Imagen 1.1

En la figura se ha colocado una sustancia entre dos placas paralelas muy cercanas, tan grandes que las condiciones en sus bordes pueden ser despreciadas. La placa inferior se fija y se aplica una fuerza f a la placa superior la cual ejerce un esfuerzo cortante F/A sobre cualquier sustancia que se encuentre entre las placas. A es el rea de la placa superior. Si la fuerza es F hace que la placa superior se mueva con una velocidad permanente (diferente de cero) sin importar que tan pequea sea la magnitud f, la sustancia entre dos placas es un fluido.

El fluido en contacto inmediato con una frontera solida tiene la misma velocidad que la frontera: es decir, no existe deslizamiento en la frontera . Esta es una observacin experimental que ha sido en numerosas pruebas con diferentes clases de fluidos y materiales slidos en las fronteras. El fluido en el rea fluye a la nueva posicin . Cada una de las partculas de los fluidos se mueve paralelamente a la placa y la velocidad en la placa superior. Los experimentos demuestran que manteniendo otras cantidades constantes, es directamente proporcional a y a y es inversamente proporcional al espesor t en forma de ecuacin:

Donde es el factor de proporcionalidad el cual incluye el efecto de fluido particular. Si = F/A para el esfuerzo cortante.

La relacin es la velocidad angular de la lnea o a la tasa de decrecimiento del Angulo . Tambin se puede escribir la velocidad angular como duldy, ya que tanto como duldy expresan el cambio de la velocidad dividido por la distancia en que este ocurre. Sin embargo duldy es ms general debido a que se mantiene para aquellas situaciones en las cuales la velocidad angular y el esfuerzo cortante cambian con y. el gradiente de velocidad duldy tambin puede visualizarse como la tasa a la cual una de las capas se mueve con la relacin a otra adyacente. En forma diferencial.

Es la relacin entre e esfuerzo cortante y la tasa de deformacin angular para el flujo unidimensional de un fluido. El factor de proporcionalidad se conoce como la viscosidad del fluido y la ecuacin es la ley de viscosidad de newton.

Aquellos materiales diferentes a los fluidos no pueden satisfacer la definicin de un fluido. Una sustancia plstica se deformara una cierta cantidad proporcional a la fuerza, pero no continuamente cuando el esfuerzo aplicado se encuentra por debajo de su esfuerzo cortante de fluencia. Un vaco completo entre las placas causara una deformacin con una tasa siempre creciente. Si se colocara arena entre las dos placas, la friccin de coulomb requerir una fuerza finita para causar un movimiento continuo. Por consiguiente los plsticos y los slidos se excluyen de la clasificacin de los fluidos.

Los fluidos se clasifican como newtonianos o no newtonianos en un fluido newtonianos existe una relacin lineal entre la magnitud del esfuerzo cortante aplicado y la tasa de deformacin resultante, en un fluido no newtonianos existe una relacin no lineal entre la magnitud del esfuerzo del esfuerzo cortado aplicado y la taza de deformacin angular.