El sistema hidráulico

PRIMER PARCIAL

PROGRAMA A DESARROLLAR

BIBLIOGRAFIA.

FISICA GENERAL DE HECTOR PEREZ MONTIEL.

FISICA GENERAL DE TIPPENS.

INTRODUCCION

La hidráulica es la parte de la física que estudia la mecánica de los fluidos; analiza las leyes que rigen el movimiento de los líquidos y las técnicas para el mejor aprovechamiento de las aguas. La hidráulica se divide en dos partes: hidrostática encargada de lo relacionado con los líquidos en reposo y la hidrodinámica que estudia el comportamiento de los líquidos en movimiento. La hidráulica se fundamenta en las siguientes consideraciones. Los líquidos son isótropos, es decir manifiestan las mismas propiedades físicas en todas las direcciones, son incompresibles y totalmente fluidos; circulan en régimen permanente toda vez que sus moléculas atraviesan una sección de tubería a la misma velocidad y de manera continua porque las moléculas en íntimo contacto transmiten íntegramente de una a otra las presiones que reciben. Mediante el cálculo matemático, el diseño de modelos a pequeña escala y la experimentación con ellos es posible determinar las características de construcción que deben tener las presas, puertos, canales, tuberías y las maquinas hidráulicas, como el gato y la prensa.

La hidrostática tiene por objetivo estudiar los líquidos en reposo. Se fundamenta en leyes y principios como el de Arquímedes, Pascal o la paradoja hidrostática de Tstevin, mismos que contribuyen a cuantificar las presiones ejercidas por los fluidos y al estudio de sus características generales.

Comúnmente los principios de la hidrostática también se aplican a los gases.

El término fluido se aplica a los líquidos y gases porque ambos tienen propiedades comunes. No obstante , conviene recordar que un gas tiene una densidad muy baja debido a la separación entre sus moléculas y, por tanto puede comprimirse con facilidad, mientras un líquido es prácticamente incompresible. Los fluidos están constituidos por gran cantidad de minúsculas partículas de materia, éstas se deslizan unas sobre otras en los líquidos y en los gases se mueven sueltas, es decir, las moléculas se encuentran separadas unas de otras. Esto explica porqué de los líquidos y los gases no tienen forma definida, adoptando la del recipiente que los contiene. Finalmente, recordemos que un gas es expansible, por consiguiente su volumen no es constante, pues al pasarlo a un recipiente de mayor volumen inmediatamente ocupa todo el espacio libre. Un líquido, por su parte, no tiene forma definida, pero sí volumen definido.

CARACTERÍSTICAS DE LOS LÍQUIDOS:

Viscocidad

Esta propiedad se origina por el rosamiento de unas particulas con otras, cuando un líquido fluye. Por tal motivo, la viscocidad se puede definir como una medida de la resistencia que opone un líquido a fluir.

La unidad de viscosidad en el SI es el “Poiseville” y es definido como la viscosidad que tiene un fluido cuando su movimiento rectilineo uniforme sobre una superficie plana es retardado por una fuerza de un Newton por metro cuadrado de superficie de contacto con el fluido, cuya velocidad respecto a la superficie es de un metro por segundo.

poiseville= Ns/m^2 = kg/(m s)

En el sistema CGS la unidad de viscosidad es el poise y equivale a la décima parte del poiseville

1poise= (1 dina)/〖cm〗^2 =(1 g)/(cm s )

1 poiseville=10 poise

En la industria se utiliza como unidad práctica de viscosidad el centipoise que equivale a la centésima parte del poise

1 centipoise=1x〖10〗^(-2 ) poise

Tensión superficial

La tensión superficial hace que la superficie libre de un líquido se comporte como una finísima membrana elástica.

Este fenómeno se presenta debido a la atracción entre las moléculas del líquido. Cuando se coloca un líquido en un recipiente, las moléculas interiores se atraen entre si en todas direcciones por fuerzas iguales que se contrarrestan unas con otras, pero las moléculas de la superficie libre del líquido solo son atraídas por las inferiores y laterales mas cercanas. Por tanto, la resultante de las fuerzas de atracción ejercidas por las moléculas próximas a una de la superficie se dirige hacia el interior del líquido, lo cual da origen a la tensión superficial.

Debido a la tensión superficial una pequeña masa de líquido tiende a ser redonda en el aire, tal es el caso de las gotas; los insectos pueden caminar sobre el agua, o una aguja puesta con cuidado en forma horizontal sobre un líquido no se hunde.

La tensión superficial del agua puede reducirse en forma considerable si se le agrega detergente, esto contribuye a que el agua jabonosa penetre con más facilidad por los tejidos de la ropa durante el lavado.

Cohesión

Es la fuerza que mantiene unidas a las moléculas de una misma sustancia. Por la fuerza de cohesión, si dos gotas de agua se juntan forman una sola; lo mismo sucede con dos gotas de mercurio.

Adherencia

La adherencia es la fuerza de atracción que se manifiesta entre las moléculas de dos sustancias diferentes en contacto. Comúnmente las sustancias líquidas se adhieren a los cuerpos sólidos.

Al sacar una varilla de vidrio de un recipiente con agua, está completamente mojada, esto significa que el agua se adhiere al vidrio. Pero si la varilla de vidrio se introduce con mercurio, al sacarla se observa completamente seca, lo cual indica que no hay adherencia entre el mercurio y el vidrio.

En general, cuando el fenómeno de adherencia se presenta, significa que la fuerza de cohesión entre las moléculas de una misma sustancia es menor a la fuerza de adherencia que experimenta al contacto con otra. Tal es el caso del agua adherida la vidrio, la pintura va adherirse al muro, el aceite al papel, o la tinta a un cuadro, y la fuerza de cohesión entre las moléculas de una sustancia es mayor que la fuerza de adherencia que experimenta al contacto con otra no se peresenta la adherencia y se dice que el líquido no moja al sólido.

Capilaridad

La capilaridad se presenta cuando existe contacto entre un líquido y una pared sólida, especialmente si son tubos muy delgados(casi del diametro de un cabello) llamados capilares.

Al introducir un tubo de diametro muy pequeño en un recipiente con agua se observa que el líquido asciende por el tubo alcanzando una altura mayor que la de la superficie libre del líquido. La superficie del líquido contenido en el tubo no es plana, sino que forma un menisco cóncavo

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