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Mecánica de Fluidos

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Academic year: 2021

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(1)

Mecánica de Fluidos

Andrés Ochoa J.

Capítulo 1: Propiedades.

† Dimensiones y unidades.

† Sistema métrico.

† Herramientas matemáticas.

(2)

La escala

(3)

La escala

El tiempo

(4)

La escala

† En física:

„

Quantum.

„

Partículas subatómicas.

„

Átomos.

„

Moléculas.

„

‘Escala humana’.

„

Objetos cósmicos.

Los niveles de escala tienen características específicas:

† Leyes físicas dominantes.

† Los elementos a una escala determinada resultan de la interacción de varios elementos a escalas inferiores.

† Alteración del carácter aleatorio o determinístico de un

proceso según la escala en que se observe.

(5)

La escala

(6)

La escala

(7)

La escala

(8)

La escala

(9)

Variable, magnitud, dimensión, unidades,

escala, orden de magnitud

(10)

Sistema dimensional

(11)

Sistema de unidades

† Systeme International d'Unites (SI).

† British Graviational (BG).

† English Engineering (EE).

† Centimeter-Gram-Second (CGS).

(12)

Dimensiones

(13)

Sistema de unidades: SI

(14)

Sistema de unidades: SI

(15)

Fracciones decimales (en base 10)

† Fracciones en base 2: 1, 1/2, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64,...

(16)

Notación científica

(17)

Temperatura

(18)

Volumen: el litro

† 1 l = 1000 cm

3

† 1 l = 1000 ml

† 1 cm

3

= 1 ml

(19)

Volumen

1 mililitro = 1 centímetro cúbico

(20)

La onza

Ounce may also be:

‰ Ounce-force, a unit of force, one sixteenth of a pound-force.

‰ Fluid ounce, any of several units of volume.

‰ Ounce, a unit of length used to measure the thickness of leather or hide.

(21)

La libra-fuerza (lbf)

(22)

La libra-masa o libra (lb)

(23)

El slug

(24)

El slug

(25)

Otras unidades

‰ Geología.

‰ Química.

‰ Astronomía.

‰ Agricultura.

‰ Navegación

marina y aérea.

‰etc.

(26)

Propiedades de los materiales

Propiedades:

† Intensivas.

† Extensivas.

Ejemplos:

† Masa y densidad.

† Peso y peso específico.

† Superficie y superficie específica.

(27)

Propiedades intensivas y extensivas

† Propiedades Extensivas: dependen de la cantidad de materia considerada.

Ej.: masa, longitud, energía, peso, área, momento lineal, volumen, número de moles,…

† Propiedades Intensivas: independientes de la cantidad.

Ej.: densidad, calor específico, gravedad específica, viscosidad, energía específica, dureza, punto de fusión, punto de ebullición, elasticidad, concentración,…

† La propiedades extensivas son aditivas.

Ej.: la mezcla de dos cuerpos tendrá la suma de las masas, pero

no la suma de las densidades.

(28)

Medidas de masa y peso

Densidad: ρ

† Se define como la masa por unidad de

volumen de un material.

(29)

Medidas de masa y peso

Densidad: ρ

† Se define como la masa por unidad de

volumen de un material.

(30)
(31)
(32)

Volumen específico

(33)

Peso específico

(34)

Gravedad específica (SG)

(35)

Leyes de Newton

(36)

Propiedades de los fluidos:

† Presión de vapor.

† Viscosidad.

† Tensión superficial.

† Capacidad calorífica.

† Calor específico.

† Compresibilidad.

† etc.

(37)

Homogeneidad dimensional

(38)

3ª ley de Newton: acción y reacción.

(39)

Números adimensionales

(40)

Tarea: ejercicios sobre unidades.

† Libros de Física, Mecánica de Fluidos.

(41)

El Medio Continuo

‰ Modelos matemáticos.

‰ El modelo del medio continuo.

‰ Propiedades de los fluidos.

(42)

Modelo vs. realidad

Ciencia: simplificación, reducción, generalización.

Materiales:

† La partícula (moléculas, átomos, etc.).

† El cuerpo rígido.

† El medio continuo.

Propiedades del medio continuo:

efecto de las acciones de muchas moléculas, átomos.

† Entonces podemos enfrentar y resolver muchos problemas.

† Importante: simplificaciones acordes con la precisión deseada

en los resultados.

(43)

Sólidos, líquidos y gases

Sólidos, líquidos y gases:

Herramientas generales:

† Segunda ley de Newton: F=d(mv)/dt

„ Partícula ⇒ traslación.

„ Cuerpo rígido ⇒ traslación y rotación.

„ Medio continuo ⇒ traslación, rotación y deformación.

† Ecuación de continuidad.

Herramientas particulares:

† Ecuaciones constitutivas del medio:

¿cómo es la respuesta a las fuerzas?

„ F/A: esfuerzos y presiones.

„ El sólido elástico, el sólido plástico, el fluido newtoniano.

¿Distribución de las

fuerzas?

Y: Continuidad de la materia → el cálculo diferencial.

(44)

Sólidos, líquidos y gases

¿Qué es un sólido?, ¿qué un fluido?

Caracterización:

† Modulo elástico.

† Módulo de cizalladura.

† Razón de Poisson.

† Esfuerzo vs. Deformación.

† Viscosidad.

† Presión de vapor.

† Tensión superficial.

† Esfuerzo vs. Tasa de deformación.

† Compresibilidad.

(45)

Un fluido se deforma de forma continua mientras se encuentre sometido a la acción de una fuerza de corte.

(Corte = Cizalladura)

¿Qué es un fluido?

Referencias

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