Fisica II Unidad I

HIDRÁULICA

¿Que es la hidráulica?

es la parte de la física que estudia la mecánica de los fluidos, su estudio es importante para la comprensión del comportamiento de los fluidos.

HIDROSTÁTICA, tiene por objetivo estudiar los líquidos en reposo, se fundamenta en las leyes y principios de Arquímedes, de Pascal y la paradoja hidrostática de Stevin.

HIDRODINÁMICA estudia el comportamiento de los líquidos en movimiento, para ello, considera, entre otras cosas, la velocidad, la presión, el flujo y el gasto del liquido.

FLUIDOS: Un líquido está formado por moléculas que están en movimiento constante y desordenado, y cada una de ellas choca miles de millones de veces en un segundo. Sin embargo, las intensas fuerzas de atracción de tipo dipolo-dipolo, enlaces de hidrogeno o de London evitan que se muevan tan libremente y estén tan separadas como se encuentran en un gas. Por otra parte, las moléculas de un líquido no están tan juntas o estructuradas como lo están en un sólido. Por estas razones, los líquidos presentan características que los colocan entre el estado gaseoso completamente caótico y desordenado y bien ordenado estado sólido.

VISCOSIDAD: Esta propiedad se origina por el razonamiento de unas partículas con otras cuando un liquido fluye, por tal motivo la viscosidad se puede definir como la medida de la resistencia que opone un liquido a fluir.

DENSIDAD Y PESO ESPECIFICO: También llamada masa especifica, es una propiedad característica o intensa de la materia y expresa la masa contenida de dicha sustancia en la unidad de medida de volumen.

EL LÍQUIDO es un estado de agregación de la materia en forma de fluido altamente incompresible (lo que significa que su volumen es, muy aproximadamente, constante en un rango grande de presión).

Líquidos: Carecen de forma definida.

Poseen su propio volumen definido.

Son poco o nada compresibles y expansibles.

Gases: Carecen de forma definida.

No poseen un volumen propio.

Son expansibles y compresibles, es decir, tienden a ocupar totalmente el recipiente

en el que se introduzcan, y si se reduce el volumen del recipiente, el gas se comprime fácilmente y se adapta al menor volumen. El gas está formado por una gran cantidad de partículas

Tanto los gases como los líquidos tienen la propiedad de adaptarse a la forma del recipiente que los contienen, así como la de escapar por un orificio que se practique en el recipiente, por lo que reciben el nombre de fluidos.

Normalmente, un líquido tiene una densidad mucho mayor ( 700 a 1.700 veces) que un gas, mientras que un sólido tiene una densidad ligeramente mayor que un líquido.

COHESION

Es la fuerza que mantienen unidas 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.

TENSIÓN SUPERFICIAL: En un fluido cada molécula interacciona con las que le rodean. El radio de acción de las fuerzas moleculares es relativamente pequeño, abarca a las moléculas vecinas más cercanas. Hace que la superficie libre de un liquido se comporte como una finísima membrana elástica.

ADHERENCIA

Es la fuerza de atracción que mantiene unidas a las moléculas de una misma sustancia cuando se pone en contacto con otras sustancias, se adhiere a los cuerpos sólidos, en general, cuando se presenta el fenómeno de adherencia.

CAPILARIDAD

La capilaridad es una propiedad de los líquidos que depende de su tensión superficial (la cual a su vez, depende de la cohesión o fuerza intermolecular del líquido), que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar.

Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza intermolecular (o cohesión intermolecular) entre sus moléculas es menor a la adhesión del líquido con el material del tubo (es decir, es un líquido que moja). El líquido sigue subiendo hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo. Éste es el caso del agua, y ésta propiedad es la que regula parcialmente su ascenso dentro de las plantas, sin gastar energía para vencer la gravedad.

Sin embargo, cuando la cohesión entre las moléculas de un líquido es más potente que la adhesión al capilar (como el caso del mercurio), la tensión superficial hace que el líquido descienda a un nivel inferior, y su superficie es convexa.

-Efectos de capilaridad.

Puesto que el estudio de 1a mecánica de fluidos trata típicamente con un fluido en flujo continuo o con una pequeña cantidad de fluido en reposo, es más conveniente relacionar la masa y el peso del fluido con un volumen dado del fluido. Así pues, las propiedades de densidad y de peso específico se definen de la manera siguiente:

• 
densidad

La densidad es la cantidad de masa por unidad de volumen de una sustancia.

• 

peso especifico


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

Utilizando la letra griega (gamma) para denotar el peso específico.

En donde V es el volumen de una sustancia que tiene el peso W. Las unidades del peso específico, son los newtons por metro cúbico (N/m3) en el SI y libras por pie cúbico (lb/pie3) en el Sistema inglés.

PRESION

Cuando se ejerce una fuerza sobre un cuerpo deformable, los efectos que provoca dependen no sólo de su intensidad, sino también de cómo esté repartida sobre la superficie del cuerpo. Así, un golpe de martillo sobre un clavo bien afilado hace que penetre más en la pared de lo que lo haría otro clavo sin punta que recibiera el mismo impacto. Un individuo situado de puntillas sobre una capa de nieve blanda se hunde, en tanto que otro de igual peso que calce raquetas, al repartir la fuerza sobre una mayor superficie, puede

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