Introducción a los fluidos
Definimos la Mecánica de Fluidos como aquella parte de la Física que se
ocupa de la acción de los fluidos en reposo o en movimiento. Esta es la rama
de la mecánica de medios continuos que estudia el movimiento de los fluidos
(gases y líquidos), así como las fuerzas que los provocan. Esta disciplina
científica incluye la estática de fluidos (fluidos en reposo) y la dinámica de
fluidos (fluidos en movimiento). El estudio de la mecánica de fluidos puede
ayudarnos tanto a comprender la complejidad del medio natural como a
mejorar la eficacia de la técnica del mundo artificial.
Concepto de Flujos geofísicos: flujos en el océano y la atmósfera que están
afectados por la rotación de la Tierra y determinan el medio ambiente físico
que nos rodea. Están caracterizados por desarrollarse en un cuerpo en
rotación y se encuentran usualmente estratificados.
Desde el punto de vista de la Mecánica de Fluidos la materia sólo puede
presentarse en dos estados: sólido y fluido (incluye líquidos y gases).
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,Definimos un fluído como toda aquella sustancia que se deforma
continuamente cuando se somete a un esfuerzo cortante o tangencial.
Carecen de forma propia, por lo que adoptan la forma del recipiente que los
contiene. De esta manera, los diferentes elementos de un fluido homogéneo
pueden reordenarse libremente sin afectar a las propiedades macroscópicas
del fluido, es decir, hay un movimiento relativo entre los distintos elementos
del fluido. Los fluidos incluyen:
● Los líquidos: son fluidos de muy baja compresibilidad. En un líquido,
los grupos de moléculas pueden moverse relativamente una respecto a
otras, PERO, el volumen permanece relativamente constante por las
fuertes fuerzas cohesivas entre las moléculas. Por ello, los líquidos
toman la forma del continente y se genera una superficie libre en
contenedores largos en un campo gravitatorio.
● Los gases: son fluidos de una alta compresibilidad. Un gas se expande
hasta que encuentra las paredes de un contenedor y llena el espacio
disponible. Esto es debido a que las moléculas de gas se encuentra
ampliamente espaciadas y las fuerzas cohesivas entre ellos son muy
pequeñas. No pueden formar superficies libres.
Los fluidos presentan las siguientes propiedades:
Hipótesis de medio continuo: A escala macroscópica, un fluido se comporta
como si estuviera dotado de una estructura perfectamente continua (o como
si no tuviera estructura alguna).
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, uede ser descompuesta en una
Una fuerza F que actúa sobre un área dA p
componente normal Fn y
una componente tangencial Ft . La fuerza dividida
entre el área sobre la cual actúa se llama esfuerzo. El vector fuerza dividido
entre el área es un vector esfuerzo, formado la componente normal de la
fuerza dividida entre el área es un esfuerzo normal (Normal stress), y la
fuerza tangencial divida entre el área es un esfuerzo cortante (Shear stress).
Por tanto:
F uerza tangencial (paralela)
● Esfuerzo tangencial (𝝉):
área (N/m 2
Ejemplo: la
)→
presión
F uerza normal (perpendicular)
● Esfuerzo normal (σ):
área ( N/m2 ) → Ejemplo: la
viscosidad o el viento
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