Hidrodinamica - Kleber Janampa Quispe

Capitulo de Hidrodinámica (Dinámica de Fluidos),  libro del profesor Kleber Janampa Quispe  profesor de la Universidad Nacional de San Cristobal de Huamanga,  se comparte con uds el libro en pdf solo con fines didáctico.

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Principio de Bernoulli (Demostracion Animada)

El principio de Bernoulli, también denominado ecuación de Bernoulli, describe el comportamiento de un flujo laminar moviéndose a lo largo de una corriente de agua. Expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido. La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes:

1. Cinética: es la energía debida a la velocidad que posea el fluido.
2. Potencial gravitacional: es la energía debido a la altitud que un fluido posea.
3. Energía de flujo: es la energía que un fluido contiene debido a la presión que posee.

La siguiente ecuación conocida como "Ecuación de Bernoulli" (Trinomio de Bernoulli) consta de estos mismostérminos.

Ya que la energia es constante podemos analizar dos puntos  e igualarlos:


PA + δ g hA + ½ δ vA² = PB + δ g hB + ½ δ vB²

   
Acá tenemos una cañería en la que pueden variar las secciones y las alturas por las que circula.

Las alturas deben considerarse hasta el punto medio de la sección (en el esquema no lo indiqué así para ganar claridad) y el grosor del caño debe ser despreciable respecto a esa altura, si no... no vale.

Acordate que se trata de un fluido ideal con densidad constante y flujo ordenado.

Animacion 1 
Se dice que a medida que el radio de la tubería disminuye la velocidad de flujo de fluido debe aumentar y viceversa. Esta herramienta interactiva le permite explorar este principio de fluidos. Puede cambiar el diámetro de la sección roja de la tubería arrastrando el borde rojo superior hacia arriba o hacia abajo.


Animacion 2
En este tubo, se puede cambiar la forma de la tubería haciendo clic y arrastrando las asas amarilla . Por debajo, el área de sección transversal , la presión , el caudal y la velocidad de las curvas se representan gráficamente para que pueda ver cómo se ven afectados por la forma de la tubería. En el líquido, hay marcadores de flujo ( bolas rojas) que muestran cómo el fluido se desplaza a través de la tubería. Un marcador de flujo puede ser pensado como una pequeña porción de fluido que se ha dado un color diferente, pero es por lo demás idéntico al fluido circundante.

Java 1.5.0 or newer must be installed to see the Bernoulli Principle Animation

Funcionamiento de una Prensa Hidraulica (animacion)

PRENSA HIDRÁULICA

El principio de Pascal tiene una aplicación muy práctica: la prensa hidráulica. Consiste en un recipiente cerrado con dos émbolos. Un émbolo es una superficie deslizante dentro de un tubo: un pistón. Uno de los émbolos es de sección pequeña (1) y el otro, grande ( 2). 

Aplicando una fuerza, F1, sobre el émbolo pequeño, se obtiene una fuerza mayor, F2, en el émbolo mayor. O sea  la prensa hidráulica es un multiplicador de fuerzas. La explicación de su funcionamiento es sencillísima.

Pongamos los dos émbolos a la misma altura. Entonces, por aplicación del principio general de la hidrostática, garantizamos que entre los émbolos no habrá diferencia de presión. Luego aplicamos una fuerza de intensidad F1 en el émbolo angosto. La fuerza F1 se reparte en un área pequeña, S1. Queda entonces definida la presión P1.
 
Pascal, a su vez, garantiza que en el otro émbolo la presión será la misma. O sea:

P1 = P2

F1 / S1 = F2 / S2

la que a nosotros nos interesa es

F2 = F1 . ( S2 / S1)

De modo que la fuerza resultante F2, será ( S2 / S1) veces mayor que F1. Cuanto más grande sea la sección del émbolo grande respecto de la sección del émbolo finito mayor va a ser el factor de multiplicación de la fuerza. Por ejemplo, si la sección 2 es 100 veces mayor que la sección 1 (una relación típica), entonces la fuerza 2 es 100 veces más grande que la 1

Animacion: FluidoApplet1 aparecerá en un explorador compatible con JDK 1.1.
Hacer clic en "nuevo" llevar cada pesa roja a la superficie de los embolos embolos, se vera como en el embolo de menor diametro sera capaz de multiplicar el peso en el embolo grande:

Mecánica de Fluidos 1 Problemas Resueltos

Problemas resueltos de Mecanica de Fluidos 1, profesor Lionel Ramon Fernandez Gegner, Universidad de los andes Facultad de ingenieria , Escuela Civil, Merida- Venezuela.

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Presion - Mecanica de Fluidos

Qué es la Presión

• Que es la presión?
• Como nos afecta la presión
• como medimos la presión  
• Como funciona un Manómetro 
• Mucha de estas interrogantes serán resueltas en este post:


 PDF: http://jraguirre.files.wordpress.com/2013/10/presion-mecanica-de-fluidos.pdf

La presion Atmosferica

La atmósfera (capa de aire que rodea a la Tierra) ejerce, como cualquier otro fluido, una presión sobre los cuerpos que están en su interior.  

Esta presión es debida a las fuerzas de atracción entre las masa de la Tierra y la masa de aire (la misma fuerza que has estudiado en capítulos anteriores) y  se denomina Presión Atmosférica. Para poder hacernos una idea de su valor os mostramos esta animación.

Como podemos ver la presión ejercida por la atmósfera se debe al peso (p=m.g) de la misma y su valor es de 101.000 Pascales, que corresponde a la presión normal. Existen otras unidades para medir la presión y la equivalencia entre estas son: 101.000 Pa = 1 atm = 760 mmHg = 1010 mb

Como funciona un manometro

Ejemplo:

Supongamos que el fluido es agua. Bajemos la cápsula de presión arrastrando con el puntero del ratón la flecha roja hasta una profundidad de 60 cm. La presión debida a la altura de fluido es
p=1000·9.8·0.6=5880 Pa

El manómetro marca 2.2 cm por ambas ramas, que corresponde a una presión de
p=13550·9.8·2·0.022=5843

Como el manómetro está abierto por el otro extremo, no nos mide la presión total (atmosférica más la altura de fluido) sino solamente la presión debida al fluido.

Como vemos en la gráfica de la derecha a la profundidad de 60 cm le corresponden algo menos de 106 000 Pa, que corresponden a la presión atmosférica (aproximadamente 100 000 Pa) más la presión debida a la altura de la columna de fluido (6000 Pa).

La gráfica de la derecha está trazada de forman no usual, ya que la presión (variable dependiente) debería estar en el eje vertical y la altura (variable independiente) en el eje horizontal. La gráfica por tanto, nos muestra la dependencia lineal de la presión p con la profundidad h.

p=p₀+r gh

> FluidoApplet1 aparecerá en un explorador compatible con JDK 1.1.

Un swf para graduar aumenta o disminuye la presión.

Una pagina muy interactiva para aprender mas sobre la presion:
http://www.iesaguilarycano.com/dpto/fyq/presion.swf

Fuerza de Empuje - Interactivo - Presion Hidrostatica

Esta aplicación Java ilustra un experimento sencillo relativo al empuje en líquidos. Un sólido colgando de un dinamómetro se sumerge en un líquido (¡mediante el arrastre del ratón!). En este caso se reduce la fuerza medida, siendo igual a la diferencia entre el peso y la fuerza de empuje.

Se puede cambiar (dentro de ciertos límites) los valores preseleccionados de las densidades y del área de la base y altura del cuerpo actuando sobre los campos de texto correspondientes. Tras presionar la tecla "Enter", el programa indica los nuevos valores de la profundidad, volumen desplazado, fuerza de empuje, peso y fuerza medida. Se supone un 

valor g = 9.81 m/s² para la aceleración de la gravedad.

Si aparece el mensaje "Máximo excedido" con letras en rojo, es necesario seleccionar otro rango de medida adecuado.

Ley de Arquímedes: La fuerza de empuje es igual al peso de líquido o gas desalojado.