Teoria Fluidos

1. ¿Cuáles son las variables mediante las cuales es posible describir el flujo de un fluido ideal?

Las variables que permiten describir el flujo ideal son:

* Flujo estable: Es cuando el patrón global de flujo no cambia con el tiempo, además describe un flujo laminar, es decir las capas o líneas adyacentes de fluido se deslizan suavemente una sobre otra sin turbulencias. Posee velocidad constante.

* Fluido incomprensible: Posee densidad y volumen constante.

* Flujo irrotacional: Es cuando no tiene cantidad de movimiento angular en torno a punto alguno.

* Viscosidad muy baja o nula, la cual permite que se desprecie la fricción interna.

2. ¿Cómo se caracteriza un fluido ideal?

Un fluido ideal es aquel que además de cumplir con las 4 condiciones mencionadas anterior (Flujo estable, fluido incomprensible, flujo irrotacional, viscosidad baja o nula.) posee velocidad y presión contantes y variaciones muy leves en su temperatura.

3. ¿Qué entiende por flujo de volumen? (Q)

El flujo de volumen es el caudal que es Área por Velocidad (AxV) ecuación que surge a partir de lo siguiente

V1 cte V2 cte

V1= X1 / t1 V2= X2 / t2

m1=m2 m= PV

Pv1= Pv2 V= AX

A1X1=A2X2 (1)

X1= V1 t1 (2)

X2= V2 t2 (3)

(3) y (2) en (1) A1V1 t1=A2 V2 t2 t1=t2=t

A1V1=A2V2 Q (Flujo-Caudal)

El flujo de volumen o simplemente flujo también se puede expresar como:

Volumen / tiempo = Q

4. ¿Cuáles son las unidades de la ecuación de continuidad?

Area (A): m2

Velocidad (V): m/s

Entonces AV= m2/s

5. ¿Qué significa físicamente F=PA?

Físicamente F = PA muestra o significa que para todo fluido a la misma profundidad a mayor área, mayor fuerza de empuje del liquido.

Si de la ecuación anterior se despeja la presión (P= F/A) se puede ver claramente que a mayor fuerza, mayor presión y viceversa, y que a menor área la presión ejercida será mayor.

-Presión directamente proporcional a la fuerza.

-Presión inversamente proporcional al área.

6. Una manguera de 2 cm de diámetro se utiliza para llenar una cubeta de 20 litros, si la cubeta tarda un minuto en llenarse, ¿Cuál es la rapidez con la que sale el agua?

1cm x1m/100cm = 0.02m

t= 1min x 60 s / 1min = 60 s 1m3 = 1000 lt

20lt x 1m3 / 1000 lt = 0.02 m3

A= π r2 A= π ( 0.001m)2 A= 0.000314 m2

V/t = Q Q= 0.02 m3 / 60 s Q= 1/3000 m2/s

Q= AV V= Q/A

Reemplazando: V= (1/3000 m2/s) / ( 0.000314 m2) = 1.062 m/s

7. Cuando un tubo de salida de agua de un grifo es pequeño ¿Podríamos decir que el agua sale a mayor presión?

Si porque como: r1 < r2 Entonces: A1< A2 Q1= A 1V 1 y Q2= A 2V 2

Y como: Q1= Q2 Entonces: V1= V2 Además: F1=A1P1 y F2=A2 P2 y F1=F2 Entonces: P1>P2

8. El efecto Venturi ¿Cómo se manifiesta en el flujo de un fluido?

El efecto o tubo de Venturi son utilizados para medir la rapidez de flujo en un tubo de un fluido incomprensible, esto significa que sirve para medir caudales (Q).

Esto se hace por medio de la ecuación de continuidad y de Bernoulli, así:

y1=y2 Porque 1 y 2 están a la misma altura.

P1+PV12 /2 + PgY1 = P2 + PV22 / 2 + PgY2 y1=y2

P1+PV12 /2 = P2 + PV22 / 2 A1V1= A2V2 V1= A2V2/ A1

P1 +P(A2V2/ A1)2 / 2 = P2 + PV22 / 2

P1 - P2 = PV22 / 2 (1- + A22/A12 ) V2= √ 2(P1-P2) /P(A12-A22/ A12)

V2= √ 2A12(P1-P2) /P(A12-A22)

9. ¿La ecuación de Bernoulli es aplicable a qué tipo de fluidos?

Es aplicable a fluidos estables de fluidos incomprensibles sin fricción interna (viscosidad), esto quiere decir que solo se puede usar cuando se trabaja con fluidos Ideales.

10. Enuncie algunos eventos donde sea posible observar fenómenos de fluidos y explique su manifestación.

* Los aviones y Bernoulli: El comportamiento a lo largo de líneas de corriente en palabras simples se explica que a mayor velocidad del fluido menos es la presión que ejerce y viceversa. Las líneas de flujo de aire que se desplazan por encima de la parte superior del ala se aprietan, por lo que la rapidez de flujo es mayor y por consiguiente la presión es menor.

El aire que se aproxima desde la derecha se desvía hacia abajo por el ala. Por la tercera ley de Newton, esta desviación debe coincidir con una fuerza hacia arriba sobre el ala proveniente del aire: Sustentación.

* Prensa hidráulica: La prensa hidráulica constituye la aplicación fundamental del principio de Pascal y también un dispositivo que permite entender mejor su significado. X1> X2 A1< A2 P1= P2 Entonces F1/A1= F2/ A2 F2= F1 A2/A1 Con una fuerza pequeña se puede generar una fuerza grande.

* Arquímedes y los barcos: Principio de Arquímedes: "Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja.Esta fuerza1 recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes"

V cuerpo sumergido= V fluido desalojado Empuje = W vol fluido desalojado Empuje = W vol fluido sumergido E = Pfluido xVcuerposumergido x g.

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