Clase 07 / Hidrostatica

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Mecánica de Fluidos Un fluido es un líquido o un gas.

La característica principal de un fluido es su incapacidad para resistir fuerzas cortantes.

En mecánica de fluidos se estudia el comportamiento de líquidos y gases, especialmente los líquidos, en dos condiciones:

Líquidos en reposo: HIDROSTÁTICA Líquidos en movimiento: HIDRODINÁMICA

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Millones de K Diez mil K Mil K Cientos K

frĂ­o

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GAS

LIQUIDO

SOLIDO

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ESTADO DE LA MATERIA

Fuerzas intermoleculares

sólidos

Grandes (cristalinos o amorfos)

líquidos

Pequeñas (incompresibles)

fluidos gases

muy débiles (compresibles)

Resisten fuerzas externas Normales y tangenciales

Solo normales

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Conceptos previos Volumen Para determinar el volumen de un cuerpo se necesita conocer su forma física.

Para cuerpos especiales existen fórmulas específicas Cubo de arista a Esfera de radio R

V = a3

V 

4 R 3 3

Paralelepípedo Cilindro con base de lados a, b,c de radio R y altura h

V = a.b.c

V = πR2h

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m  V

Densidad Se mide en kg/m3 o en g/cm3

En general los sólidos tienen mayor densidad que los líquidos y éstos mayor densidad que los gases.

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TABLA DE DENSIDADES sólidos y otros



Aluminio Hierro, Acero Cobre Plomo Oro Platino Núcleo tierra Núcleo del sol Plata Hielo Granito Madera ( pino)

2,7 7,8 8,9 11,3 19,3 21,4 9,5 1600 10,5 0,92 2,6 0,42

g/cm3 líquidos



g/cm3

Mercurio 13,6 Agua de mar 1,025 Agua (100°C, 1 0,958 atm) 1,002 Agua (0°C, 50 1,26 atm) 0,81 Glicerina 0,92 0,66 Alcohol etílico Aceite de oliva 0,90 Gasolina 1,060 Benceno Sangre (25 ºC)

gases Hidrógeno Oxígeno Helio Anhídrido carbónico Aire Aire (100°C, 1 atm)



g/cm3 (X10-3)

0,0899 1,43 0,179 1.977 1,293 0,95

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Cálculo de densidades En general la forma más simple de determinar la densidad de un cuerpo es dividir su masa por el volumen : 1º Determinamos su masa

2º Se determina su volumen

V m

3º Densidad

m  V 10

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Peso específico

P  Pe  V mg P   g e V 11

Presión Si la fuerza que se ejerce sobre un objeto es F y la región sobre la cual actúa es A, se tiene que la presión que ejerce esa fuerza, es: se mide en N/m2 y se denomina Pascal.

FN p A

1 Pa

 1

N m 2 12

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Presión en sólidos

Psobre la mesa

Fsobre la mesa  Ade contacto 13

Presión en líquidos

FN A

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Presión en líquidos

C

Fi L

Fe 15

Presión en un líquido P0= Patm h A P

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Presión en líquidos

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Hidrostática

 F   PAˆj  Po Aˆj  Mgˆj P = P0 + g h

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Experimento de Torricelli

y0 = 0

P0 = 0 y1 = H

y1

P1

P1

Hidrostática p1= patm = p0

Presión fuera Del tubo

P1  P0  gy1

Presión dentro Del tubo

P1  gH H

P1 g

A nivel del mar

Hg

H  0,76m

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Teorema General de la Hidrostática La diferencia de presiones P entre dos puntos en el interior de un líquido, de densidad  es proporcional a la diferencia de profundidades h

P1 =  g h1 P2 =  g h2

h1 1 h2

h

P = P2 - P1 =  g h

A

2

P =  g h

A 21

INSTRUMENTOS PARA MEDIR PRESIÓN

Hidrostática

Manómetros P0 P

P+gY1

Rama izq

P0+gY2

Rama der

P+gY1= P0+gY2 H

y=0

y1

y2

P-P0= g(Y2-Y1)= gH PRESIÓN MANOMÉTRICA 22

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Manรณmetro de Bourdon 24

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Hidrostática

Vasos comunicantes

b

a y2

h y1

c

d y=0 Pc= Pa+ g h Pd= Pb+ g h Pc= Pd

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Presión Hidrostática con diferentes líquidos 1 =500 Kg/m3 2 =700 Kg/m3

A B

Calcular la presión Hidrostática en los puntos A, B, C.

h1 = 0.2 m h2 = 0.4 m

Presión Hidrostática Phid = g h 3 = 1000 Kg/m3

h3 = 0.6 m C

PA = PB = PC =

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Principio de Pascal La presión aplicada a un fluido encerrado es transmitida sin disminución alguna a todos los puntos del fluido y a las paredes del recipiente que lo contiene.

Si empujamos el pistón con una fuerza F, ejerceremos una presión P sobre el líquido que está al interior del recipiente.

P

P P P P

F

Y esa presión se transmite a todos los puntos del fluido y también a las paredes del recipiente.

P

P P P 28

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Ejemplos de prensas hidráulicas Son prensas hidráulicas, o máquinas hidráulicas en general, algunos sistemas para elevar vehículos (gata hidráulica), frenos de vehículos, asientos de dentistas y otros.

Gata hidráulica

Retroexcavadora Silla de dentista

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