Fundamentos de Hidrodinámica y Propiedades de los Fluidos

Conceptos Fundamentales de Hidrodinámica e Hidrostática

Hidrodinámica y Dinámica de Fluidos

• Hidrodinámica: Es la parte de la hidráulica que estudia los fluidos en movimiento.
• Flujo: Es la cantidad de masa de fluido que atraviesa el área de la sección transversal de un tubo por segundo. Se define como F = m/t o f = ρ · Q.
• Gasto: Es el volumen de fluido que atraviesa el área de la sección transversal en un segundo. Se define como Q = V/t o Q = A · v.
• Ecuación de continuidad: Establece que A₁v₁ = A₂v₂. También se expresa como D₁²v₁ = D₂²v₂ o r₁²v₁ = r₂²v₂.
• Principio de Bernoulli: El trabajo total externo aplicado a un sistema de flujo estacionario es igual al cambio de energía mecánica del sistema. Su fórmula es: P₁ + ½ρv₁² + ρgh₁ = P₂ + ½ρv₂² + ρgh₂.
• Teorema de Torricelli: La velocidad que adquiere un fluido contenido en un depósito al salir por una perforación es igual a la velocidad que adquiere un cuerpo en caída libre soltado desde la superficie libre del fluido. Se calcula como v = √2gh.

Propiedades de la Materia y Fluidos

• Hidrostática: Parte de la física que estudia los fluidos en reposo.
• Plasma: Es el cuarto estado de la materia; se encuentra a temperaturas muy elevadas, del orden de los cien mil grados.
• Presión absoluta: Es la suma de la presión atmosférica más la presión hidrostática.
• Presión atmosférica: Es la que produce una altura de 76 cm en una columna de mercurio.
• Peso específico: De un cuerpo, se define como la relación entre el peso y el volumen del cuerpo.
• Tensión superficial: Es la resistencia que presenta la superficie de un líquido al ser penetrada.
• Cohesión: Fuerza que mantiene unidas a las moléculas de un mismo cuerpo.
• Adhesión: Fuerza de atracción entre las moléculas de un sólido y un líquido cuando entran en contacto.

Elasticidad y Comportamiento de los Gases

• Elasticidad: Es la propiedad en la que un sólido regresa a su estado original al retirar la fuerza.
• Ley de Hooke: Deformación elástica de un cuerpo que es directamente proporcional a la fuerza deformante.
• Esfuerzo: Relación que existe entre la fuerza aplicada sobre una superficie y su área.
• Deformación unitaria: Relación que existe entre el cambio de longitud y la longitud inicial.
• Compresibilidad de los gases: El volumen de un gas disminuye cuando se le aplica una presión.
• Expansibilidad: Un gas siempre tiende a ocupar el mayor volumen dentro del recipiente que lo contiene.

Fórmulas Auxiliares

• Área de circunferencia: A = πD²/4