Profesor José Luis Gajardo

FLUIDOS

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- Se denomina fluido a un tipo de medio continuo formado por alguna sustancia entre cuyas moléculas hay una fuerza de atracción débil.

- Los fluidos se caracterizan por cambiar de forma sin que existan fuerzas restitutivas que tiendan a recuperar la forma "original" (lo cual constituye la principal diferencia con un sólido deformable).

- En el cambio de forma de un fluido la posición que toman sus moléculas varía, ante una fuerza aplicada sobre ellos, pues justamente fluyen.

- Los fluidos están conformados por los líquidos y los gases, siendo los segundos mucho menos viscosos (casi fluidos ideales).

Definición

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Características

- La posición relativa de sus moléculas puede cambiar de forma abrupta.

- Todos los fluidos son compresibles en cierto grado. No obstante, los líquidos son fluidos igual que los gases.

- Tienen viscosidad.

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¿Qué es la viscosidad?

- La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales.

- Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal (En realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad).

- La viscosidad sólo se manifiesta en líquidos en movimiento.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b7/Viscosity.gif

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Clasificación de los fluidos

Los fluidos se pueden clasificar de acuerdo a diferentes características que presentan en:

- Newtonianos- No newtonianos

O también en:

- Líquidos- Gases

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Fluido newtonianoEs un fluido cuya viscosidad puede considerarse constante en el tiempo.

Ejemplo: el agua, aire, gasolina, etc

Fluido no newtonianoEs aquel cuya viscosidad varía con la temperatura y la tensión de corte que se le aplica. Como resultado, un fluido no-newtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y constante.

Ej: algunos tipos de plástico.

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LíquidoEl líquido es un estado de agregación de la materia en forma de fluido altamente incompresible (lo que implica que su volumen es, muy aproximadamente, constante en un rango amplio de presión).

GasSe denomina gas al estado de agregación de la materia en el cual las moléculas que lo constituyen casi no son atraídas unas por otras, por lo que se mueven en el vacío a gran velocidad y muy separadas.Las moléculas de un gas se encuentran prácticamente libres, de modo que son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos. Las fuerzas gravitatorias y de atracción entre las moléculas son despreciables, en comparación con la velocidad a la que se mueven.Pueden comprimirse fácilmente, debido a que existen enormes espacios vacíos entre unas moléculas y otras.

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La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos que estudia los fluidos en estado de reposo; es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posición.

Hidrostática

Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrostática son el principio de Pascal y el principio de Arquímedes.

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Principio de Pascal

- En física, el principio de Pascal es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623-1662).

- El principio de Pascal afirma que la presión aplicada sobre un fluido no compresible contenido en un recipiente indeformable se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y a todas partes del recipiente.

- Este tipo de fenómeno se puede apreciar, por ejemplo en la prensa hidráulica la cual funciona aplicando este principio.

- Definimos compresibilidad como la capacidad que tiene un fluido para disminuir el volumen que ocupa al ser sometido a la acción de fuerzas.

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La prensa Hidráulica

Una prensa hidráulica es un mecanismo conformado por vasos comunicantes impulsados por pistones de diferente área que, mediante la aplicación de pequeñas fuerzas, permite obtener otras mayores.

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El principio de Pascal puede ser interpretado como una consecuencia de la ecuación fundamental de la hidrostática y del carácter altamente incompresible de los líquidos. En esta clase de fluidos la densidad es prácticamente constante, de modo que de acuerdo con la ecuación:

p = p0 + ρghp, presión total a la profundidad.p0, presión sobre la superficie libre del fluido.

ρ, densidad del fluido.g, aceleración de la gravedad.h, Altura, medida en Metros.

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Cálculo de la relación de fuerzas.

Cuando se aplica una fuerza F1, sobre el émbolo de menor área A1 se genera una presión  P1:

Del mismo modo en el segundo émbolo:

Se observa que el líquido esta comunicado, luego por el principio de Pascal, la presión en los cuatro pistones es la misma, por tanto se cumple que:

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Cálculo de la relación de fuerzas.

Esto es:

 

: 

y la relación de fuerzas

Luego la fuerza resultante de la prensa hidráulica es: