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Física

a guest Apr 23rd, 2019 82 Never
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  1. Fluidos en movimiento
  2. Mecánica de fliudos es la rama de la física comprendida dentro de la mecánica de medios continuos que estudia el movimiento de los fluidos, así como las fuerzas que lo provocan. Se divide en estática de fluidos y dinámica de fluidos.
  3. Dinámica de fluidos
  4. Las moléculas de los fluidos pueden desplazarse libremente, lo que da lugar a que tengan una gran variedad de movimientos. En una corriente fluida y en un instante determinado, cada partícula va a poseer una velocidad, que queda definida en un campo vectorial de velocidades. Su representación gráfica se realiza mediante líneas vectoriales, llamadas líneas de corriente. Dichas líneas son tangentes en cualquiera de sus puntos a la dirección de la velocidad de la partícula fluida.
  5. Por otra parte también podemos seguir el curso de cada molécula individualmente, y así obtenemos las trayectorias que, en general, son líneas, diferentes a las líneas de corriente.
  6. Si el régimen es estacionario, es decir, la velocidad del fluido y demás magnitudes físicas en cada punto son constantes en el tiempo, las líneas de corriente y las trayectorias son coincidentes.
  7. Ecuación de continuidad
  8.  La ley de la continuidad expresa la conservación de la materia en una corriente fluida.
  9. En las corrientes fluidas, en ocasiones es útil utilizar lo que se conoce como tubos de corriente, que son superficies formadas por todas las líneas de corriente que cortan a una línea cualquiera, siempre que sea cerrada.
  10. En regímenes estacionarios, los tubos de corriente se comportan como verdaderas tuberías por las que circula el fluido sin atravesar sus paredes.
  11. Se puede concluir que puesto que el caudal debe mantenerse constante a lo largo de todo el conducto, cuando la sección disminuye, la velocidad del flujo aumenta en la misma proporción y viceversa.
  12. A1v1 = A2v2
  13.  
  14. Es decir, el área de la sección transversal de un tubo, multiplicada por la velocidad del fluido es constante a todo lo largo del tubo. El producto Av, que tiene las dimensiones de volumen por unidad de tiempo se conoce como caudal
  15. Ecuación de bernoulli
  16. En dinámica de fluidos, el principio de Bernoulli, también denominado ecuación de Bernoulli o trinomio de Bernoulli, describe el comportamiento de un líquido moviéndose a lo largo de una corriente de agua. Expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido.
  17. La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes:
  18.     ▪ cinética: es la energía debida a la velocidad que posea el fluido;
  19.     ▪ potencial o gravitacional: es la energía debido a la altitud que un fluido posea;
  20.     ▪ energía de presión: es la energía que un fluido contiene debido a la presión que posee.
  21. La siguiente ecuación conocida como "ecuación de Bernoulli" (trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos términos.
  22. V
  23. 2
  24. ρ
  25. 2
  26. +
  27. P
  28. +
  29. ρ
  30. g
  31. z
  32. =
  33. constante
  34.  
  35. donde:
  36.     ▪ V= velocidad del fluido en la sección considerada.
  37.     ▪ ρ= densidad del fluido.
  38.     ▪ P= presión a lo largo de la línea de corriente.
  39.     ▪ g= aceleración gravitatoria.
  40.     ▪ z= altura en la dirección de la gravedad desde una cota de referencia.
  41. Para aplicar la ecuación se deben realizar los siguientes supuestos:
  42.     • Viscosidad (fricción interna) = 0 Es decir, se considera que la línea de corriente sobre la cual se aplica se encuentra en una zona 'no viscosa' del fluido.
  43.     • Caudal constante.
  44.     • Flujo incompresible, donde ρ es constante.
  45.     • La ecuación se aplica a lo largo de una línea de corriente o en un flujo laminar.
  46.     • Aplicación del principio de bernoulli a la vida cotidiana
  47. Chimenea
  48. Las chimeneas son altas para aprovechar que la velocidad del viento es más constante y elevada a mayores alturas. Cuanto más rápidamente sopla el viento sobre la boca de una chimenea, más baja es la presión y mayor es la diferencia de presión entre la base y la boca de la chimenea, en consecuencia, los gases de combustión se extraen mejor.
  49. Tubería
  50. La ecuación de Bernoulli y la ecuación de continuidad también nos dicen que si reducimos el área transversal de una tubería para que aumente la velocidad del fluido que pasa por ella, se reducirá la presión.
  51. Natación
  52. La aplicación dentro de este deporte se ve reflejado directamente cuando las manos del nadador cortan el agua generando una menor presión y mayor propulsión.
  53. Carburador de automóvil
  54. En un carburador de automóvil, la presión del aire que pasa a través del cuerpo del carburador disminuye cuando pasa por un estrangulamiento. Al disminuir la presión, la gasolina fluye, se vaporiza y se mezcla con la corriente de aire.
  55. Flujo de fluido desde un tanque
  56. La tasa de flujo está dada por la ecuación de Bernoulli.
  57. Aviación y vehículos de alta velocidad
  58. La sustentación de un avión puede describirse como una diferencia de velocidades en las alas de los aviones, por consecuente, si en el extradós el viento fluye más rápido, entonces se genera una pérdida de presión, y como en el intradós hay menos velocidad, su presión es mayor, esto genera una fuerza de sustentación que le da al avión una ayuda (de entre un 7 a 13 %[cita requerida]) para mantenerse en el aire, de esta forma el ángulo de ataque del ala determina la diferencia de presión existente, y cuanta sustentación resulta, lo mismo sucede a la inversa con los alerones de los vehículos de alta
  59. velocidad, como los de Fórmula 1.
  60. El efecto Venturi se explica por el Principio de Bernoulli y el principio de continuidad de masa. Si el caudal de un fluido es constante pero la sección disminuye, necesariamente la velocidad aumenta tras atravesar esta sección. Por el teorema de la conservación de la energía mecánica, si la energía cinética aumenta, la energía determinada por el valor de la presión disminuye forzosamente.
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