Mecánica de Fluidos Practica 1

Introducción

Para poder comprender conceptos de la dinámica de los fluidos es necesario conocer algunas propiedades de éstos. Las propiedades físicas de un fluido, ayudan a determinar con precisión el estado en el que se encuentra y como llega a afectar directa o indirectamente el comportamiento que el líquido pueda tener o puede llegar a tener a lo largo del tiempo dentro de un sistema. Estas propiedades son únicas para el análisis en distintos líquidos; es decir si encontramos sistemas iguales pero con diferentes líquidos, estos van a tener un comportamiento diferente debido a que cada líquido varía sus propiedades. En determinado caso si curre la variación o el cambio de alguna propiedad en un líquido esta primera puede llegar a afectar a otra propiedad y así cambiar su comportamiento.

En esta práctica se estudiarán las propiedades físicas de una sustancia como son: densidad, peso específico y la gravedad específica.

Marco teórico

Debido a que el estudio de la mecánica de fluidos, por lo general tienen que ver con fluidos que circulan en forma continua o con una cantidad pequeña de ellos que permanece en reposo, es más conveniente relacionar la masa y el peso del fluido con un volumen en reposo, es más conveniente  relacionar la masa y el peso del fluido con un volumen dado de este de este. Por ello, las propiedades de la densidad y el peso específico de definen así:

Densidad es la cantidad de masa por unidad de volumen de una sustancia.

Por lo tanto, si se, si se denota la densidad con la letra griega (rho), se tiene:[pic 1]

[pic 2]

Donde V es el Volumen de la sustancia que tiene masa m. Las unidades de la densidad son kilogramos por metro cubico, en el SI, y slugs por pie cubico en el sistema tradicional de Estados Unidos.

La ASTM International (American Society for Testing and Materials) ha publicado varios métodos  estándar de prueba para medir la densidad, la cual se obtiene con recipientes que miden volúmenes con precisión, llamados picnómetros. En ellos se prescribe como llenar, manipular, controlar la temperatura y leer, en forma apropiada, Existen dos tipos de equipó; el picnómetro de Bingham y el picnómetro bicapilar de Lipkin. Los estándares también exigen que de determine la masa precisa de los fluidos que llenaran los picnómetro, con un redondeo a 0.1mg, por medio de una balanza analítica.

Peso específico es la cantidad de peso por unidad de volumen de una sustancia.

Si se denota el peso específico con la letra griega (gamma), entonces,[pic 3]

[pic 4]

Donde v es el volumen de una sustancia que tiene peso w. Las unidades de peso específico son los newtons sobre metro cubico () en el SI, y libras sobre pie cubico () en el sistema tradicional de Estados Unidos.[pic 5][pic 6]

Conviene, con frecuencia, indicar el peso específico o la densidad de un flujo en términos de su relación con el peso específico o la densidad de un fluido común. El fluido de referencia será el agua pura a 4°C. El agua tiene su mayor densidad precisamente a esa temperatura.

Entonces, la gravedad específica se define de dos maneras:

1. La gravedad específica es la razón de la densidad de una sustancia a la densidad del agua a 4°C.
2. La gravedad específica es la razón del peso específico de una sustancia al peso específico del agua a 4°C.

En notación matemática, estas definiciones de gravedad específica, se expresan como:

[pic 7]

Donde el subíndice s se refiere a la sustancia cuya gravedad especifica se va a determinar, y el subíndice w se refiere al agua, Las propiedades del agua a 4°C son constantes, y tienen los valores:

  o bien   [pic 8][pic 9]

  o bien   [pic 10][pic 11]

Por tanto, la definición matemática de la gravedad específica es:

 o bien [pic 12][pic 13]

Esta definición se cumple sin que importe la temperatura a que se determina la gravedad especifica.

Sin embargo, las propiedades de los fluidos varían con la temperatura. En general, la densidad (y, por tanto, el peso específico y la gravedad específica) disminuye con el aumento de la temperatura.

Desarrollo de práctica

1. Llenar tres vasos hidrométricos con glicerina, aceite de motor y aceite de transmisión de manera suficiente para que flote el hidrómetro y anotar la lectura de la escala para cada líquido.  

Datos tomados

Temperatura=30°C

Presión atmosférica=717 mmHg

Resultado

...