Hidrostática e hidrodinámica: resumen de propiedades de los fluidos y flujo

Resumen

Este documento resume los conceptos básicos de la hidrostática, como viscosidad, densidad, presión, presión hidrostática y los principios de Pascal y Arquímedes. También recoge los tipos de flujo en hidrodinámica, las cuatro características de un flujo ideal y el principio de Bernoulli. Es un repaso breve y útil para estudiar la mecánica de fluidos.

Puntos clave

La viscosidad es la resistencia de un fluido a fluir: a mayor viscosidad, menor movimiento.
La densidad se define como la masa entre el volumen (ρ = m/V) y se mide en kg/m³.
La presión hidrostática es directamente proporcional a la densidad del fluido y a la profundidad bajo la superficie.
El principio de Pascal establece que una presión externa aplicada a un fluido confinado se transmite uniformemente.
El principio de Arquímedes indica que el empuje sobre un cuerpo sumergido es igual al peso del fluido desalojado.
Un flujo ideal es constante, irrotacional, no viscoso e incompresible.
El principio de Bernoulli establece que la presión total a lo largo de una vena líquida se mantiene constante.
El gasto es el volumen de fluido que pasa por una sección transversal en una unidad de tiempo.

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Hidrostática

Viscosidad: Resistencia que presenta un fluido al fluir; la velocidad con la que un fluido fluye es una medida de viscosidad. A mayor viscosidad, menor movimiento.
Adherencia: Cuando un líquido está en contacto con un sólido, la mutua fuerza de atracción entre las moléculas de uno y otro se llama adherencia.
Cohesión: Fuerza que mantienen unidas las moléculas de una misma sustancia.
Capilaridad: Cualidad que posee una sustancia de absorber a otra.
Densidad: La masa específica (ρ) de un cuerpo se define como la relación de su masa (m) con respecto a su volumen (V). Unidad de medida: kg/m³.
Peso específico: En lugar de trabajar con la masa, trabajaremos con el peso de un cuerpo w = m g. Unidad de medida: lb/ft³ (se multiplica por la gravedad).
Presión: A la fuerza normal por unidad de área se le llama presión.
Presión hidrostática: La presión del fluido en cualquier punto es directamente proporcional a la densidad del fluido y a la profundidad bajo la superficie del fluido.
Principio de Pascal: Una presión externa aplicada a un fluido confinado se transmite uniformemente a través del volumen del líquido.
Fuerza de flotabilidad: La fuerza hacia arriba debida a la inmersión total o parcial de un objeto en un fluido.
Principio de Arquímedes: Un objeto que se encuentra parcial o totalmente sumergido en un fluido experimenta una fuerza ascendente (empuje) igual al peso del fluido desalojado.

Hidrodinámica

Flujo laminar (aerodinámico): Cada partícula en el fluido sigue la misma trayectoria que siguió la partícula anterior.
Flujo turbulento: Cuando el flujo tiene remolinos o turbulencias, de modo que las líneas que describen el movimiento no son claras o se cruzan.

4 características de un flujo ideal

Constante: Flujo constante implica que todas las partículas de un fluido tienen la misma velocidad al pasar por un punto dado.
Irrotacional: Significa que un elemento de fluido (un volumen pequeño de fluido) no posee una velocidad angular neta; esto elimina la posibilidad de remolinos.
No viscoso: Implica que la viscosidad es insignificante.
Incompresible: Significa que la densidad del flujo es constante.

Principios y definiciones

Principio de Bernoulli: La presión total a lo largo de una vena líquida se mantiene constante.
Gasto: El flujo del fluido se define como el volumen de fluido que pasa a través de cierta sección transversal en una unidad de tiempo.

Preguntas frecuentes

¿Qué es el principio de Arquímedes?

Establece que un objeto parcial o totalmente sumergido en un fluido experimenta una fuerza ascendente (empuje) igual al peso del fluido desalojado.

¿Qué características tiene un flujo ideal?

Un flujo ideal es constante, irrotacional, no viscoso e incompresible. Esto significa que las partículas tienen la misma velocidad en un punto, no hay remolinos, la viscosidad es insignificante y la densidad es constante.

¿Cuál es la diferencia entre flujo laminar y turbulento?

En el flujo laminar cada partícula sigue la trayectoria de la anterior. En el flujo turbulento aparecen remolinos y las líneas de movimiento no son claras o se cruzan.