Hidrodinamica

INTRODUCCION

La hidrodinámica es la parte de la física que estudia el movimiento de los fluidos. Este movimiento está definido por un campo vectorial de velocidades correspondientes a las partículas del fluido y de un campo escalar de presiones, correspondientes a los distintos puntos del mismo. Existen diversos tipos de fluidos:

• Flujo de fluidos a régimen permanente o intermitente: aquí se tiene en cuenta la velocidad de las partículas del fluido, ya sea esta constante o no con respecto al tiempo

• Flujo de fluidos compresible o incompresible: se tiene en cuenta a la densidad, de forma que los gases son fácilmente compresibles, al contrario que los líquidos cuya densidad es prácticamente constante en el tiempo.

• Flujo de fluidos viscoso o no viscoso: el viscoso es aquel que no fluye con facilidad teniendo una gran viscosidad. En este caso se disipa energía.

• Viscosidad cero significa que el fluido fluye con total facilidad sin que haya disipación de energía. Los fluidos no viscosos incompresibles se denominan fluidos ideales.

• Otro concepto de importancia en el tema son las líneas de corriente que sirven para representar la trayectoria de las partículas del fluido. Esta se define como una línea trazada en el fluido, de modo que una tangente a la línea de corriente en cualquier punto sea paralela a la velocidad del fluido en tal punto. Dentro de las líneas de corriente se puede determinar una región tubular del fluido cuyas paredes son líneas de corriente. A esta región se le denomina tubo de flujo.

• Esta rama de la mecánica de fluidos que se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento, es enormemente compleja, por lo cual el objetivo principal es determinar los distintos aspectos más importantes de la hidrodinámica.

1) ¿Cuál es la diferencia entre el flujo laminar y flujo turbulento?

La diferencia existente entre ambos régimen consiste en lo siguiente:

El régimen laminar se caracteriza por un movimiento ordenado de las partículas de un fluido, existiendo unas líneas de corriente y trayectorias bien definidas; por el contrario en el régimen turbulento las partículas presentan un movimiento caótico sin que existan unas líneas de corriente ni trayectorias definidas.

En cuanto al campo de velocidades de uno u otro régimen, si en un punto de un campo de flujo se hiciera una medida del valor de una variable de campo (por ejemplo de la componente de la velocidad en dirección X) se obtendría que en régimen laminar ésta presenta un valor bien definido que es constante en el tiempo si las condiciones de contorno del flujo son estacionarias o presenta una ordenada variación temporal si las condiciones de contorno varían en el tiempo. En el régimen turbulento en cambio las variables de flujo presentan una variación temporal, aún cuando las condiciones de contorno del flujo sean estacionarias, muy rápida y aleatoria en un amplio rango de frecuencias (se han medido rangos entre 0 y 10000 Hz).

2) Define que es la Ecuación de Continuidad

En teoría electromagnética, la ecuación de continuidad viene derivada de dos de las ecuaciones de Maxwell. Establece que la divergencia de la densidad de corriente es igual al negativo de la derivada de la densidad de carga respecto del tiempo.

Esto quiere decir que sólo podrá haber un flujo de corriente si la cantidad de carga varía con el paso del tiempo, ya que está disminuyendo o aumentando en proporción a la carga que es usada para alimentar dicha corriente. Esta ecuación establece la conservación de la carga.

M1=M2

Como M = p · v · A, entonces:

ρ 1 · v1 · A1 = ρ2 · v2 ·A 2

Si el fluido que circula entre las secciones A1 y A2 es incompresible (ρ1=ρ2), la ecuación de continuidad se expresa por:

v1 · A1 = v2 · A2

3) ¿A qué se le denomina Caudal?

En muchos contextos, como hidráulica, ingeniería eléctrica, física, etc. caudal se refiere a un volumen determinado por alguna otra unidad de medida, como el espacio, tiempo, etc.

4) Enuncia y deduce la Ley de Bernoulli

Sin duda uno de los trabajos más importante de Daniel Bernoulli, en el especto de lo que la hidrodinámica, fue en el año 1738; esto consistió en un estudio tanto práctico como teórico del equilibrio, presión y velocidad de los fluidos.

A través de este estudio y una seria de experimentos logro demostrar que a medida que aumenta la velocidad de un fluido, la presión disminuye, su trabajo se usa para producir un vacío en el recipiente a un tubo por la cual fluye rápido el agua.

La ecuación de Bernoulli describe el comportamiento de un fluido bajo condiciones variantes y tiene la forma siguiente:

5) Como se llama el instrumento que mide el caudal y la velocidad interna del fluido

Caudalímetro:

Instrumento empleado para la medición del caudal de un fluido o Gasto másico. Estos aparatos suelen colocarse en línea con la tubería que transporta el fluido. También suelen llamarse medidores de caudal, medidores de flujo o flujómetro.

Existen versiones mecánicas y eléctricas.

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