Reporte No.1 Fluidos

INTRODUCCION

Mecánica de fluidos es la parte de la física que se ocupa de la acción de los fluidos en reposo o en movimiento, así como de las aplicaciones y mecanismos de ingeniería que utilizan fluidos. La mecánica de fluidos es fundamental en campos tan diversos como la aeronáutica, la ingeniería química, civil e industrial, la meteorología, las construcciones navales y la oceanografía.

Debido al comportamiento que tienen algunos fluidos, se hace interesante su estudio, sobre todo a nivel experimental, teniendo en cuenta que dicha sustancia posee ciertas propiedades como la densidad.

La siguiente práctica es acerca de la determinación de las propiedades básicas de los fluidos. Las principales son: La densidad de algunos elementos, así como el peso específico, la densidad relativa y el volumen específico.

OBJETIVOS

Determinar la Densidad (ρ), el Peso Específico (γ), la Densidad Relativa (S) y el Volumen Específico ( Vs), de tres líquidos usando manómetros diferenciales.

Aplicar los conceptos de la hidrostática.

MARCO TEÓRICO

La mecánica de fluidos es el estudio del comportamiento de los fluidos, ya sea que estén en reposo (estática de fluidos) o en movimiento (dinámica de fluidos). Los fluidos pueden ser líquidos o gases. Si un líquido se almacena en un contenedor, tiende a adoptar la forma de éste, y cubre el fondo y las paredes laterales. Si se mantiene un gas a presión en un recipiente cerrado, tiende a expandirse y llenarlo por completo. Si el contenedor se abriera, el gas tendería a expandirse aún más y a escapar de él.

En el desarrollo de los principios de la mecánica de los fluidos algunas de las propiedades de los fluidos juegan un papel preponderante, mientras que otras o influyen poco o nada. En la estática de fluidos, el peso específico es la propiedad importante, mientras que en el flujo de fluidos la densidad y la viscosidad son las que predominan.

DEFINICION DE FLUIDO

Los fluidos son sustancias capaces de fluir y que se adaptan a la forma de los recipientes que los contienen. Cuando están en equilibrio, los fluidos no pueden soportar fuerzas tangenciales o cortantes.

DIMENSIONES Y UNIDADES

Las unidades consistentes de fuerza, masa, longitud, tiempo y temperatura simplifican notablemente la solución de problemas en mecánica; también, las deducciones pueden ser llevadas a cabo sin hacer referencia a un sistema consistente particular si las unidades se utilizan en forma consecuente. Se dice que un sistema de unidades mecánicas es consistente cuando una fuerza unitaria hace que una masa unitaria experimente una aceleración unitaria. El sistema internacional (SI) ha sido adoptado en la mayoría de los países, este sistema tiene el newton (N) como la unidad de fuerza, el kilogramo (kg) como la unidad de masa, el metro (m) como la unidad de longitud y el segundo (s) como la unidad de tiempo.

Propiedades Básicas:

Densidad: es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen.

En el sistema internacional las dimensionales de la densidad es el kg/m³, en el sistema gravitacional inglés la unidad es slug/pie³, y en el sistema C.G.S la unidad es g/cm³.

Densidad Relativa: es una comparación de la densidad de una sustancia con la densidad de otra que se toma como referencia. La densidad relativa es adimensional (sin unidades), ya que queda definida como el cociente de dos densidades.

Donde ρr es la densidad relativa, ρ es la densidad absoluta y ρ0 es la densidad de sustancia.

Presión: es una magnitud física que mide la fuerza por unidad de superficie, y sirve para caracterizar como se aplica una determinada fuerza resultante sobre una superficie. En el sistema Internacional (SI) la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton actuando uniformemente en un metro cuadrado.

Peso Específico Es el cociente entre el peso de un cuerpo y su volumen. Se calcula dividiendo el peso de un cuerpo o porción de materia entre el volumen que éste ocupa.

En el sistema internacional las dimensionales del peso específico es el N/m³, en el sistema gravitacional inglés la unidad es lbf/pie³, y en el sistema C.G.S la unidad es dyn/cm³.

Volumen específico Es el volumen que ocupa una unidad de masa de fluido

Vs = V/M = 1/ρ

Propiedades Secundarias

Caracterizan el comportamiento específico de los fluidos.

Viscosidad

Conductividad térmica

Tensión superficial

Compresión

Presión Hidrostática: Dado un fluido en equilibrio, donde todos sus puntos tienen idénticos valores de temperatura y otras propiedades, el valor de la presión que ejerce el peso del fluido sobre una superficie dada es:

Siendo p la presión hidrostática, ρ la densidad del fluido, g la aceleración de la gravedad y h la altura de la superficie del fluido. Es decir, la presión hidrostática es independiente del líquido, y sólo es función de la altura que se considere.

Por tanto, la diferencia de presión entre dos puntos A y B cualesquiera del fluido viene dada por la expresión:

La diferencia de presión hidrostática entre dos puntos de un fluido sólo depende de la diferencia de altura que existe entre ellos.

DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO

En el laboratorio se utilizó un manómetro diferencial tipo U, cuyo líquido debía tener propiedades conocidas, generalmente agua, al mismo tiempo se añadió otro líquido al cual se desea conocer sus propiedades.

Se utilizaron tres manómetros diferenciales tipo U en lo cual cada uno poseía líquidos diferentes:

El primer manómetro poseía agua y aceite SAE40.

El segundo manómetro poseía agua y gasolina.

El tercer manómetro poseía agua y mercurio.

En el momento que los líquidos tomaron su posición en los manómetros se procedió a leer el valor de la posición de cada menisco de acuerdo a la escala del manómetro.

Obteniendo los datos de las posiciones de cada menisco se procedió a calcular la:

Densidad (ρ).

Peso Específico (γ).

Gravedad Específica (gs).

Volumen Específico 〖(∀〗_s).

Los resultados obtenidos en todos los cálculos serán expresados en los siguientes sistemas:

Sistema Internacional.

Sistema Gravitacional

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