Clase 6 Mención: fluidos iii HIDRODINÁMICA

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE Aplicar la ecuación de caudal. Aplicar la ecuación de Bernoulli. Comprender nociones acerca del sistema cardiovascular. Comprender conceptos de roce en un fluido. Comprender la velocidad terminal.

Tipos de flujos Existen diversos tipos de flujos en un fluido donde se distinguen: Flujo laminar: Ocurre cuando las moléculas de un fluido en movimiento siguen trayectorias paralelas, ósea, es estable. Flujo turbulento: Ocurre cuando las moléculas de un fluido en movimiento forman torbellinos, produciendo un flujo inestable.

Existen diversos tipos de flujos en un fluido donde se distinguen: Flujo Viscoso: es un fluido que presenta resistencia al desplazamiento (Roce), no fluye con facilidad. En este caso se disipa energía. Un fluido no viscoso significa que fluye con total facilidad sin que haya disipación de energía. Flujo Rotacional: es cuando la partícula o parte del fluido presenta movimientos de rotación, existe velocidad angular. Irrotacional es cuando no tiene velocidad angular.

Existen diversos tipos de flujos en un fluido donde se distinguen: Flujo permanente o estacionario: la velocidad de las partículas del fluido son constantes con respecto al tiempo, pero si varia es intermitente o no permanente. Flujo compresible: la densidad varia en el fluido, como los gases que son fácilmente compresibles, pero si la densidad permanece constante es incompresible, caso de los líquidos cuya densidad es prácticamente constante en el tiempo.

Caudal Conservación del caudal (ecuación de continuidad) Como no hay paso de fluido a través de la superficie lateral del tubo, entonces el caudal a la entrada y a la salida del tubo es el mismo. A1 A2 Q salida Q entrada

Conservación de la energía en fluidos Teorema de Bernoulli Es una ecuación fundamental de la mecánica de los fluidos ideales y constituye una forma de principio de conservación de energía mecánica aplicado a ellos.

La ecuación de Bernoulli señala que, la suma de la presión, la energía cinética por unidad de volumen y la energía potencial gravitatoria por unidad de volumen, es una constante a lo largo de la línea del flujo..

Aplicaciones del teorema de Bernoulli El teorema o principio de Bernoulli explica el vuelo de los aviones, ya que la forma y la orientación de las alas permiten que el aire pase con mayor rapidez por la parte superior que la inferior de éstas. Luego, la presión encima del ala es menor que la presión debajo de ella, produciendo una fuerza resultante dirigida hacia arriba, llamada fuerza ascensional o de sustentación (S).

Aplicaciones del teorema de Bernoulli Teorema de Torricelli: La rapidez de salida de un fluido por un orificio, es la misma que adquiere un cuerpo que cae libremente, partiendo del reposo desde una altura h. h

Aplicaciones del teorema de Bernoulli Tubo Venturi: Consiste en un tubo horizontal al cual se le ha hecho un estrechamiento en forma gradual. Se utiliza para medir la rapidez dentro de un fluido, a partir de las diferencias de presión entre el sector más ancho y más angosto del tubo.

Aplicaciones del teorema de Bernoulli La física de los fluidos tiene muchas aplicaciones en los sistemas biológicos, como por ejemplo, en la estimación de la presión sanguínea, donde se puede utilizar la ecuación de Bernoulli. El instrumento para medir la presión sanguínea se llama esfigmomanómetro, y utiliza el principio de pascal. Las presión aplicada en el brazo se transmite a través de los tubos de aire que lo conecta a la base de la columna de mercurio, que se elevará indicándonos la presión medida.

Aplicaciones del teorema de Bernoulli Siempre debemos tener cuidado de que el manguito del esfigmomanómetro que está en el brazo (B) esté a una altura similar al corazón (C), ya que así la presión por altura sería igual y no influye. Por otro lado, la velocidad de la sangre es casi la misma en el brazo que la que salió a través de la aorta, por lo que la presión sanguínea tomada en la arteria braquial en el brazo será aproximadamente igual a la presión cardiaca.

Roce fluidos Cuando un cuerpo se mueve por un fluido, éste opone cierta resistencia a su avance por la acción de las fuerzas de roce. Estas fuerzas dependen de factores propios del cuerpo y del fluido, los cuales son: Tamaño del cuerpo. Forma del cuerpo. Velocidad del cuerpo. Viscosidad del fluido.

Cuando un objeto se mueve dentro de un fluido, las fuerzas que actúan sobre él determinan el movimiento que realiza. Por ejemplo, cuando dejamos caer un objeto en un estanque con agua, actúan las fuerzas de gravedad empuje y roce. Luego, a medida que su velocidad aumenta, el roce también lo hace, por lo que la fuerza neta disminuye hasta cero, logrando que el cuerpo baje con velocidad constante, llamada velocidad límite o velocidad terminal. [v] [t]

E EJEMPLOS PSU Aplicación Por una tubería circular de 20 [cm] de radio, circula un caudal de 6 metros cúbicos por segundo, ¿con qué rapidez circula el fluido?, considere π = 3. A) 0,02 B) 0,12 C) 6,00 D) 30,00 E) 50,00 E Aplicación

5. Por una tubería horizontal de sección transversal variable circula agua. En un punto donde la rapidez es 4 la presión es 90 [kPa]. Sabiendo que la densidad del agua es 1000 ,¿cuál es la presión que experimenta el agua en cierto punto donde su rapidez alcanza los 6 ? A) 10 [kPa] B) 20 [kPa] C) 40 [kPa] D) 60 [kPa] E) 80 [kPa]