38 hidrodinamica
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HIDRODIMÁMICA
INTEGRANTES
SARA MARÍA VELASCO GÓMEZGABRIEL VIVANCO LÓPEZIVÁN ALEJANDRO ERAZO
CURSO 11-2
FÍSICALUIS CARLOS RUIZ BENAVIDES
2013
HIDRODINÁMICAEs una parte de la Hidráulica que estudia el comportamiento de los fluidos en movimiento.Para ello se consideran entre otras cosas la velocidad, presión, flujo y gasto del fluido. Para el estudio de la hidrodinámica normalmente se consideran tres aproximaciones importantes:• Que el fluido es un líquido
incompresible, es decir, que su densidad no varía con el cambio de presión, a diferencia de lo que ocurre con los gases.
• Se considera despreciable la pérdida de energía por la viscosidad (es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. ), ya que se supone que un líquido es óptimo para fluir y esta pérdida es mucho menor comparándola con la inercia de su movimiento.
• Se supone que el flujo de los líquidos es en régimen estable o estacionario, es decir, que la velocidad del líquido en un punto es independiente del tiempo.
CAUDALEl caudal es el volumen de un líquido que fluye por un determinado tiempo (segundos). Representado con la letra Q
tiempo
VolumenQ CAUDA
LOTRA FORMULA PARA EL CAUDAL ( Q = AxS )
Entonces mirando el dibujito, el líquido al moverse dentro del caño recorre una cierta distancia d. Entonces al volumen que circula lo puedo poner como:
Volumen = Sección del tubo x distancia.
El caudal es el volumen que circula dividido el tiempo que pasa
Una canilla llena un balde de agua de 10 litros en 2 minutos.
min5min2
10
lQ
lQ
tiempo
VolumenQ
Caudal que sale.
a ) Calcular el caudal que sale por la canilla. b ) Sabiendo que la seccion de la canila es de 1, calcular con qué velocidad esta saliendo el agua.
a)
b) Para calcular la velocidad con que sale el agua planteo que el caudal es la velocidad por la sección. La superficie de la canilla es 1. Entonces :
segcm
segcm
l
v
cmv
cmv
SVQ
3,83
1*
1*5
*
2605000
2min
3
Velocidad del agua a la
salida.
ECUACIÓN DE CONTINUIDAD• Es una ecuación de conservación de la masas, por ende el volumen
que ocupe no cambia.
2
2
1
1
2211
V
A
V
A
VAVAÁrea 1
Área 2
Velocidad en
Velocidad en
El caudal es constante a lo largo del tubo, por ende:
• La velocidad de un líquido será mayor mientras más pequeña sea el área o la sección del conducto por el que circula un fluido; y su velocidad será menor mientras más grande sea el área o la sección del conducto por el que circula un fluido.
Ejemplo: El agua fluye a través de un diámetro de 6 m con una velocidad de 2m/seg. Calcular el radio que tiene el tubo en la otra parte si el agua circula con una velocidad de 12 m/seg.
22211
26
2
2744,28)3(*)1416.3(.1.
3
6
,
mmrAArea
mRadior
mdiámetrod
Entonces
md
De acuerdo con la ecuación de continuidad:
222
22
2
22
2211
..
7124,4
)12(
)5488,56(
)12(*)2(*)2744,28(3
rALuego
Am
A
Am
VAVA
sm
sm
sm
sm
2
22
22)1416.3(
)7124,4(
22
2
22,1
5,1
).1416.3()7124,4(2
rm
rm
r
rm
m
R/ El radio del tubo en la parte por la cual el agua fluye a 12 m/seg es de 1,2cm.
Datos:
smV
md
2
6
1
1
smV
rd
12
??
2
2
TEOREMA DE BERNOUILLIEn la parte donde el fluido tiene más velocidad su presión es menor después de pasar por la zona de sección menor y donde la velocidad es menor la presión es mayor, después de pasar por una zona de sección mayor. Mayor
presión
Menor presión
Velocidad menor
Velocidad mayor
Cuando el fluido se mueve hacia la derecha, la velocidad en el punto 2 es mayor que en el punto 1(ecuación de continuidad), por lo que la presión en 2 será menor que en 1, (ecuación de Bernouilli) la caída de presión determinan las diferencias de altura en las columnas h.
ECUACIÓN DE BERNOUILLILey de conservación de la energía en un fluido en
movimiento Un fluido en movimiento tiene 3 formas de energía que son:
1) Energía Cinética: debida a la velocidad del fluido.
2) Energía potencial gravitacional: debida a la altitud del fluido d
3) Energía potencial de la presión: debida a la presión que esta sometido el fluido.
2222
121
212
11 ...... hgdvdPhgdvdP
= Presión del liquido a la entrada.= Presión del liquido a la salida.= velocidad del liquido a la entrada.= velocidad del liquido a la salida.
= altura del liquido a la entrada.= altura del liquido a la salida.= densidad= gravedad
En esta ecuación encontramos una relación entre la velocidad, la presión, y la altura relativa de un fluido, también nos dice que si reducimos el área
transversal de una tubería para que aumente la velocidad del fluido, se reducirá la presión.
TENSIÓN SUPERFICIAL
Una molécula en contacto con su vecina está en un estado menor de energía que si no estuviera en contacto con dicha vecina. Las moléculas interiores tienen todas las moléculas vecinas que podrían tener, pero las partículas del contorno tienen menos partículas vecinas que las interiores y por eso tienen un estado más alto de energía. Para el líquido, el disminuir su estado energético es minimizar el número de partículas en su superficie.
Se define como el trabajo que debe realizare para llevar un número de moléculas desde el interior del liquido hasta la superficie para crear una especie de película fina elástica en la superficie. Una vez apoyados en la superficie, ésta se hundirá un poco, pero las moléculas que se encuentran en la parte superior estirarán de las que se encuentran por debajo del objeto flotante y mantendrán la tensión.
La tensión superficial mediante la letra griega gamma
Ad rev
Que es la cantidad de trabajo necesario para llevar una molécula a la superficie.
LongitudFuerzatensión
erficialsup
Se puede interpretar con una fuerza por unidad de longitud o por lo que es igual:
m
NtsmNts 1*
Unidades de Medida:
cmDynmJmNts 21 **