MECÁNICA DE FLUIDOS

 CONCEPTOS DE PRESIÓN Y ESTÁTICA DE FLUIDOS

1.   Presión en los fluidos: La presión es la fuerza perpendicular que ejercen los fluidos hacia cualquier superficie de contacto, o inclusive un cuerpo sumergido dentro del mismo. Su unidad internacional es Pa (N/m^2).

2.     Presión absoluta: Se define como la presión total que actúa sobre un cuerpo, y es medida con respecto al vacío absoluto.

3.     Presión atmosférica: representa el peso de una columna de aire, que gravita sobre un fluido o cualquier otro material; y varia con la temperatura y la altitud.

4.     Presión manométrica: Es la variación entre la presión absoluta y la presión atmosférica local. Las presiones de vacío, son aquellas que están por debajo de la atmosférica. La relación entre estas presiones está dada por:

5.  Presión puntual: Se define con el límite de la presión media; no varía sin importar las direcciones; en un fluido en reposo, la fuerza debida a la presión es normal a la superficie de contacto.

6.     Variación de la presión con la profundidad: la presión y la profundidad son magnitudes directamente proporcionales, ya que, a mayor profundidad, hay mayor cantidad de fluido sobre las capas más profundas. Considerando un fluido de forma rectangular, donde la densidad del fluido permanezca constante, se tiene que:

Donde , representa el peso especifico del fluido; por lo cual, la variación de la presión entre dos puntos de un fluido con densidad constante, depende linealmente de , que representa la profundidad. 

Cuando los dos puntos se encuentran en el mismo nivel, la presión no varía; explicado por la Ley de Pascal: “La presión aplicada a un fluido confinado aumenta la presión en toda la extensión de este en la misma cantidad”

7.  Manómetro: Instrumento utilizado para medir la variación de la presión, utilizando una columna de fluido; igualando sus presiones en el mismo nivel. El diámetro del tubo garantiza que el efecto de tensión superficial y capilaridad sean despreciables.

8.     Barómetro: formado por un tubo lleno de mercurio cerrado en la parte superior solamente, el peso de la columna de liquido compensa el peso de la atmosfera.

LEY DE JURÍN

1.    Tensión superficial

Se define como la cantidad de energía necesaria para incrementar la superficie de un líquido por unidad de área, se produce por fuerzas simétricas de atracción alrededor de una molécula, las cuales tienden a arrastrarla desde la superficie hacia el interior del líquido produciendo una tensión (que actúa paralela a la superficie). Se representa por el símbolo σ.

2.    Capilaridad

Es el ascenso o descenso de un liquido en un tubo de diámetro pequeño insertado en un líquido, estos canales de flujo confinado se llaman capilares y la superficie curva de un liquido dentro de ellos, se llama menisco.

En las proximidades de la pared de u recipiente, una molécula de líquido experimenta:

·       Fuerza de cohesión: ejercida por el resto de moléculas del líquido sobre dicha molécula.

·       Fuerza de adhesión: ejercida por las moléculas de la pared del recipiente, sobre la molécula de líquido.

Dependiendo de la relación existente entre estas dos fuerzas el líquido mojara:

·       Cuando la Fuerza de adhesión > Fuerza de cohesión; el líquido sube y moja; además, la resultante de las fuerzas que actúan sobre las moléculas próximas a la pared, esta dirigida hacia el interior del tubo, por lo que la forma de la superficie del líquido es cóncava y θ < 90°.

·       Cuando la Fuerza de adhesión < Fuerza de cohesión; el líquido baja y no moja; además, la resultante de las fuerzas que actúan sobre las moléculas próximas a la pared, está dirigida hacia el exterior del tubo, por lo que la forma de la superficie del líquido es convexa y θ > 90°.

DEMOSTRACIÓN DE LA LEY DE JURIN

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BIBLIOGRAFIA

Cengel, Y. A., & Cimbala, J. m. (2015). MECANICA DE FLUIDOS. In Mc Graw Hill (Ed.), Statewide Agricultural Land Use Baseline 2015 (Vol. 1). https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004

OVANDO, D. A. (Julio de 2011). INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL. Obtenido de https://www.repositoriodigital.ipn.mx/bitstream/123456789/14078/1/SEPI%20ESI ME%20UA.pdf

Yunus Gencel / Jhon Cimbala. (2006). Mecanica de fluidos ( fundamentos y aplicaciones). Mexico: McGRAW-HILL/INTERAMERICANA EDITORES, S.A. DE C.V.