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Mec nica De Los Fluidos Cap tulo 1. Propiedades de Los Fluidos A o 2011 – PowerPoint PPT presentation

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1
Mecánica De Los Fluidos
  • Capítulo 1. Propiedades de Los Fluidos
  • Año 2011

2
Cap. 1 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
Definición de FLUIDO Sustancia que se deforma
constatemente cuando se somete a un esfuerzo
cortante (por más pequeño que sea).
Sustancia que ocupa la forma del recipiente que
lo contiene (LIQUIDO).
Sustancia que ocupa la forma y el volumen del
recipiente que lo contiene (GAS).
3
Insertar figura 1.1
Fuerza que causa que la velocidad U sea
uniforme Área de la placa superior
El fluido se deforma de abdc a la nueva posición
abcd
Es la rapidez de deformación angular
LEY DE VISCOSIDAD DE NEWTON
En forma más general
4
el factor de proporcionalidad se
denomina viscosidad del fluido
Insertar figura 1.2
5
UNIDADES Sistema de unidades es congruente (o
consistente) cuando una unidad de fuerza causa
que una unidad de masa sufra una unidad de
aceleración.
Insertar tabla 1.1
Unidad Derivada
Unidad Derivada
Sistema USC
Sistema SI
6
Sistema USI necesita apoyarse en una cte. de
proporcionalidad escribiendo la 2ª ley de Newton
de la forma
En condiciones de gravedad estándar en el vacío
Por lo tanto la gravedad específica g0 vale en
USI en EEUU, en China o en la Luna
El peso W de un cuerpo se determina por el
producto de la masa M por la aceleración local de
la gravedad g.
En la contratapa de libro se dan las conversiones
en distintos sistemas para varias unidades.
7
PREFIJOS para potencias de 10 en el SISTEMA SI
Insertar tabla 1.2
8
VISCOSIDAD Es la propiedad mas importante en el
flujo de fluidos. La viscosidad es la propiedad
mediante la cual ofrece resistencia al
corte. Según la ley de viscosidad de Newton,
para una deformación angular dada, el esfuerzo
cortante es directamente proporcional a la
viscosidad. Ej. La miel y la brea son altamente
viscosos el agua y el aire tienen viscosidades
muy pequeñas. La viscosidad de un gas aumenta
con la temperatura. La viscosidad de un líquido
disminuye con la temperatura.
9
VISCOSIDAD Para presiones bajas la viscosidad
depende sólo de la temperatura. En estado de
reposo, o cuando no existe movimiento diferencial
entre capas adyacentes, du/dy es cero y no existe
esfuerzo cortante (estática de los fluidos Cap.
2). Las dimensiones de la viscosidad Por la
2ª ley de Newton entonces la viscosidad también
se puede expresar
10
VISCOSIDAD UNIDADES para la viscosidad Absoluta
o Dinámica Para el sistema SI (1
E-3 Ns/m2) Para el sistema USC Para el
sistema CGS Poise (P)
11
VISCOSIDAD Viscosidad Cinemática
Valores de ? ? ver figuras C.1 y C.2 del apéndice
C
Para el sistema SI (1 E-6 m2/s) Para el
sistema USC Para el sistema CGS Stoke (St)
12
MEDIO CONTINUO Para adoptar bases matemáticas o
analíticas, es necesario considerar que la
estructura molecular original es reemplazada por
un medio hipotético llamado medio continuo. Por
ej. la velocidad de un punto debe ser considerada
como el promedio de la velocidad de la masa que
rodea ese punto. La densidad, el volumen
específico, la presión, velocidad y aceleración
se supone que varían contínuamente en todo el
fluido o que son constantes.
13
DENSIDAD se define como la masa por unidad de
volumen para agua a presión estandar (760 mmHg)
y a 4 ºC, o bien VOLUMEN ESPECIFICO es
el recíproco de la densidad, es decir, el
volumen ocupado por la unidad de masa. PESO
ESPECIFICO es el peso por unidad de
volumen depende de la aceleración de la gravedad
14
DENSIDAD RELATIVA relación entre el peso de una
sustancia y el peso de un volumen equivalente de
agua en condiciones estándar. PRESIÓN es la
fuerza normal que enpuja contra un área plana
dividida por el área. Dentro de un recipiente,
el fluido ejerce también en una presión contra
las paredes, y el o recipiente ejerce
una reacción que será compresiva para el
fluido. En estática de fluidos
15
GAS PERFECTO las relaciones termodinámicas y los
flujos de fluidos compresibles se limitan al los
gases prefectos (o ideales), los cuales
satisfacen la siguiente ley fluido ideal
carece de fricción y es imcompresible gas
perfecto tiene viscosidad (desarrolla esfuerzos
de corte) y es compresible La
ecuación se puede escribir y R tiene unidades de
16
Ley de CHARLES p cte, V del gas depende solo
de T Ley de BOYLE T cte, V del gas depende
solo de p haciendo el análisis a nivel molecular
e introduciendo la ley de AVOGADRO (volúmenes
iguales de gases a la misma T y p absolutas
tienen el mismo número de moléculas, por lo
tanto, sus masas son proporcionales a los pesos
moleculares) resulta el producto MR llamado cte
universal de los gases. M peso
molecular ver tabla C.3 del apéndice C
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Calor específico cv es el número de unidades de
calor agregadas por unidad de masa para aumentar
la temperatura 1 grado cuando V es cte. Calor
específico cp es el número de unidades de calor
agregadas por unidad de masa para aumentar la
temperatura 1 grado cuando p es cte. k es la
relación de calores específicos R se
relaciona con cv y cp mediante la forma
18
MODULO ELASTICO A LA COMPRESION Es importante
cuando existen cambios repentinos o grandes en la
presión (GOLPE DE ARIETE). Un aumento de presión
dp causará una disminución del volumen
-dV. para agua a 20 ºC, K 2.2 Gpa. (Ver
tabla C.2 apéndice C). PRESIÓN DE
VAPOR Cuando la presión arriba de un líquido es
igual a la presión de vapor ocurre la
ebullición. Es importante cuando la presión en el
flujo tiene una fuerte reducción en algunos
lugares del sistema (CAVITACION).
19
TENSION SUPERFICIAL Fenómeno que se observa en
la interface entre un líquido y un gas, o entre
dos líquidos inmiscibles, debido a la atracción
molecular debajo de la superficie del líquido.
Insertar figura 1.6
20
Valores aprox. de propiedades de líquidos comunes
Insertar tabla 1.3
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