martes, 24 de abril de 2012

MECÁNICA DE FLUIDOS

MECÁNICA DE FLUIDOS

La materia se clasifica, por lo general en uno de los tres estados o fases: sólidos, líquidos y gaseoso. Los átomos en un sólido vibran en torno a posiciones de equilibrio fijas y tienen por tanto un volumen y una forma definida. Los átomos o moléculas en un líquido se mueven con relativa facilidad y chocan frecuentemente unos con otros. Los líquidos tienen un volumen definido más no una forma definida, por el contrario, adoptan la forma del recipiente que los contiene. Los átomos de un sólido y de un líquido están apretados en forma compacta, lo cual dificulta reducir su volumen, por lo cual son casi incompresibles. En los gases, los átomos o moléculas están separados produciéndose en ellos choques con menos frecuencia siendo por consiguiente compresibles.
FLUIDOS: Un fluido es un conjunto de moléculas distribuidas al azar que se mantienen unidas por fuerzas de cohesión débiles y por fuerzas ejercidas por las paredes de un recipiente. Una de sus carac
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terísticas fundamentales es que sus moléculas pueden deslizarse unas sobre otras (líquidos) o desplazarse libremente (gases) adoptando la forma del recipiente que los contiene.
DENSIDAD DE MASA (D)
A la densidad de masa se le considera como la “ligereza” o “pesantez” de los materiales, las masas de los átomos y el espacio entre ellos en las moléculas determina la densidad de los materiales. Por tanto, la densidad es una medida de compactación de la materia, es decir de cuanta masa esta concentrada en un espacio dado, esto es, la cantidad de materia por unidad de volumen.
Densidad = masa/ volumen                             D = m/v
La densidad es una magnitud escalar derivada y sus unidades son:
 
1. En el S.I: (D) = (m)/ (V) = kg/ m3           2. En el C.G.S: (D) = (m)/ (V) = g/cm3           3.  En el s.b.g: (D) = (m)/ (V) = lb/pie3
La densidad de los líquidos se determina mediante un instrumento llamado areómetro o densímetro. La densidad del aire se determina con un aerómetro.
Densidades de algunas sustancias
Materia
Densidad

Materia



(g/cm3)
(kg/m3)

(g/cm3)
(kg/m3 )
Hidrogeno
0,00009
0,09
Sangre
1,05
1.050
Helio
0,00017
0,17
Glicerina
1,26
1.260
Aire
0,00013
0,13
Tetracloruro de carbono
1,60
1.600
Oxigeno
0,0014
0,14
Vidrio
2,60
2.600
Dióxido de Carbono
0,002
2,0
Aluminio
2,70
2.700
Corcho
0,24
240
Diamante
3,20
3.200
Madera(pino)
0,4
400
Hierro
7,90
7.900
Gasolina
0,7
700
Cobre
8,9
8.900
Alcohol (Etílico)
0,8
800
Plata
10,5
10.500
Petróleo
0,88
880
Plomo
11,4
11.400
Aceite de oliva
0,90
900
Mercurio
13,6
13.600
Hielo
0,92
920
Oro
19,3
19.300
Cuerpo humano
0,98
980
Platino
21,4
21.400
Agua
1,00
1.000
Osmio
22,5
22.500
CONCEPTO DE PRESIÓN (P)

Por lo general se encuentra que el efecto de una fuerza cualquiera F, depende del tamaño del área en donde se aplique. Así, por ejemplo, una mujer con zapatos de tacón fino causará daño (dolor) al pisar a otra persona que si la pisara con zapatos de tacón plano. Aunque en cada caso se aplica la misma fuerza hacia abajo (peso), con los tacones finos el peso se distribuye en un área menor. En el hecho anterior hay que tener en cuenta tanto la fuerza aplicada como la superficie sobre la cual actúa.   
La presión se define entonces como la fuerza total  que actúa perpendicularmente sobre una superficie, dividida por el área de dicha superficie. Es decir: Presión = Fuerza / área
                                 
El concepto de presión carece de significado cuando una sola fuerza F es aplicada sobre un punto de la superficie, por consiguiente, existe solamente cuando sobre una superficie actúa un sistema de fuerzas distintas distribuidas por todos los puntos de la misma.
La presión es una magnitud escalar derivada y sus unidades son:
 En el S.I: P = F/A;  P = N/m2 =( Pascal = pa)
En el s.b.g:  P = F/A = lb/in2 (psi)   in = pulgadas  
En el C.G.S:   P = F/A = dina/cm2 = (barias = bar)
Como el pascal es una unidad de presión muy pequeña (aproximadamente igual a la presión ejercida por un billete de banco sobre una mesa) los científicos emplean a menudo el kilopascal (kpa). 1 kpa = 1.000 pa
Los aparatos destinados a medir  las presiones que ejercen líquidos  y gases se llaman manómetros  y son ejemplo de ellos: el calibrador de llantas, el altímetro de un avión  o un tensiómetro.
Una aplicación de la presión es la prensa hidraulica, lo podemos entender mirando los siguientes videos



En tu cuaderno contesta las siguiente   preguntas


 1.¿Qué diferencias existe entre líquidos y gases?

2. ¿Qué son fuerzas de cohesión?

3.  Deposite o coloque un cubo de hielo sobre alcohol o gasolina. ¿Flotará? Explique.

4.  ¿Por qué el hielo siendo sólido tiene menor densidad que el agua?

5.  De la tabla de densidades, encontrar tres (3) líquidos que puedan formar una capa sobre el agua. Explique.
6.  Las densidades de algunos tipos de madera son: madera de arce (0,75 g/ cm3), madera de balsa (0,14 g/ cm3), madera de ébano        (1,33 g/ cm3). ¿Cuál de ellos se hunde o sumerge en el agua? ¿Por qué? ¿Qué conclusión se puede obtener?
7.  Un recipiente cilíndrico de vidrio contiene cuatro líquidos de diferentes densidades: tetracloruro de carbono, mercurio, agua y aceite de oliva. ¿En que orden de arriba hacia abajo se encontrarán los líquidos? ¿Por qué?

 8.  Un muchacho acaba de aprender a nadar y observa que puede flotar sobre la superficie del agua con mayor facilidad después de inhalar aire. Así mismo observa que puede bucear en el fondo de la piscina al exhalar el aire a medida que desciende. Explique sus observaciones.
9. Qué significa que una persona al ir a una llantería pida que le suministren a las llantas de su automóvil 27 libras de aire?
10. La fina capa de hielo que cubrían un lago helado, se hundió cuando Juan intentaba atravesar  caminando, sin embargo Jorge con el mismo peso consiguió atravesar el lago arrastrándose a gatas sobre el hielo. ¿Como explicas el hecho?
 11. Las llantas de los automóviles de inflan a presiones del orden de 200 kpa (30 lb/in2). En cambio las llantas de bicicleta se inflan a presiones del doble. ¿Por qué esa presión se usa con vehículos  más ligeros?
12. Comenta de que trata los videos haz un resumen


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