Fluidos En El Cuerpo Humano

FLUIDOS EN EL CUERPO HUMANO

El agua, el aire, el mar, la sangre, algún nutriente, lubricantes, combustibles, etc. son fluidos (líquidos y gases) que en nuestra vida juegan un papel de gran importancia. Así se tiene que las propiedades de los fluidos, es decir de líquidos como gases se aplican tanto al flujo de aire a través de los tubos bronquiales como al flujo de sangre a través de los vasos sanguíneos.

El estudio de la mecánica de fluidos resuelve la problemática de la construcción de las redes de distribución de agua, de gas, oleoductos, de gasoductos.

En esta unidad se analizara brevemente el comportamiento de los fluidos, tanto en estado de equilibrio o reposo, que es la hidrostática, como también en estado de movimiento, que es la hidrodinámica

A lo largo de los siglos son muchas personas que han contribuido con su aporte para llegar hasta el desarrollo actual de esta ciencia, entre ellas podemos citar a Arquímedes, Pascal, Torricelli, Newton, Bernoulli, Euler, LaGrange, Venturi, Poiselli, Weisbach, Reynold, Froude, Stoke y el más reciente Prandtl.

I.-PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

1.1 Fluido

Es la sustancia que se deforma continuamente al ser sometida a un esfuerzo tangencial o cortante, no importando cuan pequeño sea este, o en, sustancias que no acepta esfuerzo cortante cuando este está en equilibrio o reposo.

1.2 Presión

Se definiré como la fuerza ejercida (perpendicularmente) por unidad de área. Con fuerza constante, la presión disminuye al aumentar el área. p = F/A. La unidad que utilizaremos principalmente será el pascal, unidad del sistema internacional, que se abrevia Pa. 1 Pa = 1 N / m2.

1.3 Densidad

Se define como la masa por unidad de volumen: δ = m/ V donde δ representa la densidad, m la masa y V el volumen, que ocupa una porción de materia. Utilizaremos como unidad de medida el kg/m3; del sistema internacional, aunque es muy común indicarla en g/cm3, eso varía de acuerdo al contexto de las situaciones que se aborden, Por ejemplo: Un cuerpo rectangular de masa 200g con volumen de 1000cm3 tiene una densidad: 240g/1000cm3 = 0,24g/cm3.

1.4 Viscosidad

Para Serway y Beichner (1987) el término de viscosidad se emplea para caracterizar el grado de fricción interna en un fluido. La viscosidad se define como la resistencia que oponen los líquidos a fluir. Debido a la viscosidad, parte de la energía cinética del fluido se convierte en energía interna. Esta propiedad se utiliza para distinguir el comportamiento entre fluidos y sólidos.

II.PRINCIPIOS APLICADOS ALOS FLUIDOS

2.1 Principio de Pascal

Un cambio de presión aplicado a un fluido en reposo dentro de un recipiente se transmite sin alteración a través de todo el fluido. Es igual en todas las direcciones y actúa mediante fuerzas perpendiculares a las paredes que lo contienen.

El principio de Pascal fundamenta el funcionamiento de las genéricamente llamadas máquinas hidráulicas: la prensa, el gato, el freno, el ascensor y la grúa, entre otras.

La Presa Hidráulica

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Este dispositivo, llamado prensa hidráulica, nos permite prensar, levantar pesos o estampar metales ejerciendo fuerzas muy pequeñas. Veamos cómo lo hace.

El recipiente lleno de líquido de la figura consta de dos cuellos de diferente sección cerrados con sendos tapones ajustados y capaces de res-balar libremente dentro de los tubos (pistones). Si se ejerce una fuerza (F1) sobre el pistón pequeño, la presión ejercida se transmite, tal como lo observó Pascal, a todos los puntos del fluido dentro del recinto y produce fuerzas perpendiculares a las paredes. En particular, la porción de pared representada por el pistón grande (A2) siente una fuerza (F2) de manera que mientras el pistón chico baja, el grande sube. La presión sobre los pistones es la misma, No así la fuerza!

Como p1=p2 (porque la presión interna es la misma para todos lo puntos)

Entonces: F1/A1 es igual F2/A2 por lo que despejando un término se tiene que: F2=F1.(A2/A1)

2.2 Principio de Arquímedes

El llamado principio de Arquímedes, que establece que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una pérdida de peso igual al peso del volumen del fluido que desaloja. Se dice que este descubrimiento lo hizo mientras se bañaba, al comprobar cómo el agua se desplazaba y se desbordaba.

El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.

2.3Teorema de Bernoulli

El estudio de la dinámica de los fluidos fue bautizada hidrodinámica por el físico suizo Daniel Bernoulli, quien en 1738 encontró la relación fundamental entre la presión, la altura y la velocidad de un fluido ideal. El teorema de Bernoulli demuestra que estas variables no pueden modificarse independientemente una de la otra, sino que están determinadas por la energía mecánica del sistema.

Fluido humano. Una multitud de espectadores pretende salir de una gran sala de proyecciones al término de la función de cine. El

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