HIDRODINMICA

HidrodinmicaEstudia los fluidos en movimientos, es decir, el flujo de los fluidos. Este estudio se realiza describiendo las propiedades de los fluidos (densidad, velocidad) en cada punto del espacio en funcin del tiempo.

Tipos de Flujos de fluidos

Flujo laminar : Ocurre cuando las molculas de un fluido en movimiento siguen trayectorias paralelas

Flujo turbulento : Ocurre cuando las molculas de un fluido en movimiento siguen trayectorias errticas

Tipos de Flujos de fluidos

Flujo compresible: si su densidad vara con la posicin al interior del fluido. Flujo estacionario: si la velocidad en cada punto del espacio permanece constante. Lo que no implica necesariamente que sea la misma en todos los puntos

Tipos de Flujos de fluidosFlujo viscoso: es cuando se produce rozamiento interno

Flujo rotacional: cuando las partculas del fluido en cada punto , tienen una velocidad angular neta con respecto al punto.

FLUIDO IDEAL

No viscoso En estado estacionario Incompresible Irrotacional

Lineas de corriente

La trayectoria tomada por una partcula de fluido bajo flujo estable se conoce como lnea de corriente. La velocidad de la partcula es tangente a la lnea de corriente.

Dos lneas de corriente nunca se cruzan entre si, cuando ocurre producira un flujo inestable y turbulento.

Ecuacin de continuidad

La Masa de un fluido en movimiento no cambia al fluir. Esto da pie a una importante relacin cuantitativa llamada ecuacin de continuidad.

Ecuacin de continuidad

Consideremos un fluido ideal que fluye por un tubo uniforme.

x2

x1A1

A2

v1

v2

La cantidad de fluido que por unidad de tiempo entra por A1, es igual a la cantidad de fluido que por unidad de tiempo sale por A2. Este es el principio de conservacin de la masa

Para un fluido incompresible:A1

A2 Q entrada

A1 v1 = A2 v2Q salida

Donde A y v son las reas y rapideces respectivas.

Caudal volumtrico (Q)Es la cantidad de fluido que atraviesa una seccin de rea , en un determinado tiempo (t). Se puede expresar en funcin del volumen (V)

Q=V tSi v es la rapidez con que el lquido atraviesa la seccin de rea (A), el caudal ser:

Q=Av

Sus unidades SI: m/s CGS: cm/s

Ejercicio aplicativo: Ecuacin de Continuidad

Una Tubera de 20 cm de dimetro, por la cual circula el agua llenndola completamente, tiene un estrechamiento de 10 cm de dimetro. Si la velocidad en la parte ancha es de 4 m/s. Hallar: a) La velocidad en el estrechamiento.

Ecuacin de Bernoulli

Es una ecuacin fundamental de la mecnica de los fluidos ideales y constituye una expresin del principio de conservacin de la energa. Se considera que en el flujo existen tres tipos de energa: la energa cintica debida al movimiento, la energa potencial debida a la presin y la energa potencial gravitatoria debida a la elevacin.

1 P v 2 g h cte 2P = presin del fluido. = densidad del fluido. V = rapidez del fluido. g = aceleracin de gravedad. h = altura del fluido en el punto en estudio.

Aplicaciones de Bernoulli

Este principio explica el vuelo de los aviones, ya que la forma y la orientacin de las alas permiten que el aire pase con mayor velocidad por la parte superior que por la inferior de stas. Luego, la presin encima del ala es menor que la presin debajo de ella, produciendo una fuerza resultante dirigida hacia arriba, llamada fuerza ascensional o de sustentacin.S

V1

V2

Ecuacin de TORRICELLI

Es una ecuacin fundamental de la mecnica de los fluidos ideales y constituye una expresin del principio de conservacin de la energa. Se considera que en el flujo existen tres tipos de energa: la energa cintica debida al movimiento, la energa potencial debida a la presin y la energa potencial gravitatoria debida a la elevacin.