SESIÓN Contenido Presentación del silabo. Introducción a la mecánica de fluidos. Definición de los fluidos y clasificación del Sistema de Unidades. Relación de peso y masa.
FLUIDOS La Mecánica de Fluidos se ocupa del estudio de los fluidos en movimiento (fluidodinámica) o en reposo (fluidoestática). Tanto los líquidos como los gases son considerados fluidos, y el número de aplicaciones de la Mecánica de Fluidos es enorme: respiración, flujo sanguíneo, natación, ventiladores, turbinas, aviones, barcos, ríos, molinos de viento, tuberías, misiles, icebergs, motores, filtros, chorros y aspersores, por mencionar algunas. Bien pensado, casi todas las cosas que existen en este planeta o son un fluido o se mueven inmersas o cerca de un fluido. Como ciencia, está basada en un compromiso adecuado entre teoría y experimentación. Por ser la Mecánica de Fluidos una rama de la mecánica, dispone de un conjunto de leyes de conservación bien documentadas y es posible, por tanto, un tratamiento teórico riguroso. Sin embargo, la teoría es a veces frustrante, porque se refiere principalmente a ciertas situaciones idealizadas que pueden no ser válidas en los casos prácticos. Los dos obstáculos mayores para el tratamiento teórico son la geometría y la viscosidad. La teoría general del movimiento de los fluidos es demasiado difícil para permitir abordar configuraciones geométricas arbitrarias, de modo que la mayor parte de los libros de texto se concentran en placas planas, conductos circulares y otras geometrías sencillas. El segundo obstáculo para la teoría es la acción de la viscosidad, que puede ser despreciada solamente en algunos flujos idealizados. En primer lugar, la viscosidad aumenta la dificultad de las ecuaciones básicas, aunque la aproximación de capa límite, hallada por Ludwig Prandtl en 1904, ha simplificado enormemente el análisis de los flujos viscosos. En segundo lugar, la viscosidad afecta a la estabilidad de todos los flujos, lo que salvo a velocidades muy pequeñas da lugar a un fenómeno desordenado y aleatorio llamado turbulencia. La teoría de los flujos turbulentos es rudimentaria y descansa principalmente sobre la experimentación, aunque es muy útil para estimaciones ingenieriles.
MASA Y PESO La masa es la propiedad que tiene un cuerpo de fluido, es la medida de la inercia o resistencia a cambiar el movimiento de este. También es la medida de la cantidad de fluido. El peso es la cantidad que posee un cuerpo de fluido, es decir la fuerza con la que el fluido es atraído hacia la tierra por acción de la gravedad. Según la segunda ley de Newton, el peso se determina por: W =m. g
MASA EXPRESADO COMO Lbm (Libra – masa) La lbm como unidad de masa, es utilizado muchas veces en lugar de Slug, en este sistema un objeto con un peso de 1lb tiene una masa de 1lbm. Esto no es lo mismo que lbf, por lo que se hace una conversión: Entonces para convertir lbm a lbf se utiliza una forma modificada de Newton.
Por ejemplo, para determinar el peso en lbf de cierto material que tiene una masa de 100lbm, suponiendo que el valor de la gravedad local es 32.2, se obtiene: Esto demuestra que el peso en lbf es numéricamente igual a la masa en lbm, siempre que su gravedad sea de Sin embargo, si el análisis se hiciera a un fluido en la Luna, donde el valor de g es aproximadamente 1/6 de la tierra (5.4 pies/s2), tendríamos:
EJERCICIOS PROPUESTOS 1.Calcule la masa de un cuerpo (en kg), si tiene una energía cinética de 45.2 N.m, cuando se mueve a 21.5km/h. 2.Calcule la masa de un cuerpo (en slugs), si se tiene una energía cinética de 18pies-lb cuando se mueve a 3.4pie/s. 3.Calcule la masa de un tanque de gasolina, cuyo peso es de 2.65kN. 4.Calcula el peso de una jarra de aceite de ricino que tiene una masa de 375g. 5.Calcula la masa de un galón de aceite que pesa 5.6 lb. 6.Calcula el peso de una galonera de agua, si tiene una masa de 0.356slugs. 7. Suponga que un hombre tiene 210lb, calcule: Su masa en slugs. Su peso en N. Su masa en kg.
EJERCICIOS PARA RESOLVER