- Elasticidad, es la capacidad que tienen los cuerpos para cambiar de forma cuando una fuerza es ejercida sobre ellos y de recuperar su forma original cuando dicha fuerza deja de actuar sobre estos.
- La hidrodinámica, estudia a los fluidos (líquidos y gases) en movimiento.
20 de abril de 2013
Física del medio continuo
El estudio de la física del medio continuo esta basado principalmente en dos teorías:
Conceptos básicos
Entre las aplicaciones de la mecánica de fluidos están la
propulsión a chorro, las turbinas, los compresores y las bombas.
Conceptos básicos al hablar acerca de la mecánica de
fluidos
Volumen: medida del espacio ocupado por un cuerpo. Normalmente
se mide en unidades cúbicas aunque también se puede expresar en litros.
1 litro = 1 decímetro cúbico
Densidad: relación entre la masa y el volumen
δ = m/V
Peso específico: relación entre el peso y el volumen
ρ = P/V
Presión
Es la razón de la fuerza ejercida en un área
p =Fuerza normal sobre un área/Área sobre la que se distribuye la fuerza
p=F/A
Unidades de
presión
En el Sistema Internacional (SI) la unidad
de presión es el pascal, se
representa por Pa y se define como la presión correspondiente a una fuerza de
un newton de intensidad actuando perpendicularmente sobre una superficie plana
de un metro cuadrado.
1 Pa = 1 N/m2
Atmósfera(atm) se define como la presión que a 0oC
ejercería el peso de una columna de mercurio de 76 cm de altura y 1 cm2 de
sección sobre su base.
Mecánica de fluidos
Parte de la Física que se ocupa de la acción de los fluidos en reposo o en movimiento, así como de las aplicaciones y mecanismos de ingeniería que utilizan fluidos.
La mecánica de fluidos se puede dividir en dos campos:
- Estática de los fluidos: estudia el equilibrio de los fluidos bajo la acción de fuerzas estacionarias.
- Dinámica de los fluidos: estudia el movimiento de los fluidos y las causas que la producen, sostienen o se oponen a este movimiento.
Ramas de la mecánica de fluidos
Aerodinámica
La aerodinámica es
la rama de la mecánica de fluidos que estudia las acciones que
aparecen sobre los cuerpos sólidos cuando existe un movimiento relativo entre
éstos y el fluido que los baña, siendo éste último un gas y no un
líquido, caso éste que se estudia en hidrodinámica.
En la
solución de un problema aerodinámico normalmente se hace necesario el cálculo
de varias propiedades del fluido, como pueden
ser velocidad, presión, densidad y temperatura, en
función de la posición del punto estudiado y el tiempo.
Modelizando
el campo del fluido es posible calcular, en casi todos los casos de manera
aproximada, las fuerzas y los momentos que actúan sobre el
cuerpo o cuerpos sumergidos en el campo fluido. La relación entre fuerzas sobre
un cuerpo moviéndose en el seno de un fluido y las velocidades viene dada por
los coeficientes aerodinámicos. Existen coeficientes que relacionan la
velocidad con las fuerzas y coeficientes que relacionan la velocidad con el
momento.
Aeroelasticidad
La aeroelasticidad es
la ciencia que estudia la interacción entre las
fuerzas inerciales, elásticas y aerodinámicas. Fue definida
por Arthur Collar en 1947 como “el estudio de la interacción mutua
que ocurre dentro del triángulo de las fuerzas inerciales, elásticas y
aerodinámicas actuando sobre miembros estructurales expuestos a una corriente
de aire, y la influencia de este estudio en el diseño”. Otra definición la
describe como la rama de la Ingeniería Aeronáutica que se ocupa de la
respuesta dinámica de las estructuras ante fuerzas aerodinámicas.
Las estructuras modernas
de los aviones no son completamente rígidas y el fenómeno
aeroelástico se presenta cuando las deformaciones estructurales inducen cambios
en las fuerzas aerodinámicas. Las fuerzas aerodinámicas adicionales conllevan
un incremento en las deformaciones estructurales, que a su vez provocan fuerzas
aerodinámicas mayores. Estas interacciones pueden volverse gradualmente más
pequeñas hasta llegar a una condición de equilibrio, o pueden divergir
catastróficamente.
La
aeroelasticidad se puede dividir en dos campos de estudio: aeroelasticidad
estática y dinámica.
Oleohidráulica
La oleohidráulica es
una rama de la hidráulica, el prefijo “oleo” se refiere a los fluidos en
base a derivados del petróleo, como el aceite mineral por ejemplo. En esencia,
la oleohidráulica es la técnica aplicada a la transmisión de potencia mediante
fluidos confinados.
Hidrostática
La hidrostática tiene
como objetivo estudiar los líquidos en reposo. Generalmente sus principios
también se aplican a los gases. El término de fluido se aplica a líquidos y
gases porque ambos tienen propiedades comunes. No obstante conviene recordar
que un gas puede comprimirse con facilidad, mientras un líquido es
prácticamente incomprensible. Principio de Pascal y el principio
de Arquímedes. Esta estudia fluidos en reposo tales como gases y líquidos.
(Fluido inmóvil) “p=f/a” sabiendo que p = presión , f = fuerza y a = área. Las
características de los líquidos son las siguientes: a) Viscosidad. Es una
medida de la resistencia que opone un líquido a fluir. b) Tensión Superficial.
Este fenómeno se presenta debido a la atracción entre moléculas de un líquido.
c) Cohesión. Es la fuerza que mantiene unidas a las moléculas de una misma
sustancia. d) Adherencia. Es la fuerza de atracción que se manifiesta entre las
moléculas de dos sustancias diferentes en contacto. e) Capilaridad. Se presenta
cuando existe contacto entre un líquido y una pared sólida, especialmente si
son tubos muy delgados llamados capilares.
Hidrodinámica
La hidrodinámica estudia
la dinámica de fluidos incompresibles. Etimológicamente, la
hidrodinámica es la dinámica del agua, puesto que el prefijo griego “hidro”
significa “agua”. Aun así, también incluye el estudio de la dinámica de
otros líquidos. Para ello se consideran entre otras cosas la velocidad,
presión, flujo y gasto del fluido.
Para el
estudio de la hidrodinámica normalmente se consideran tres aproximaciones
importantes:
·
Que el
fluido es un líquido incompresible, es decir, que su densidad no varía con el
cambio de presión, a diferencia de lo que ocurre con los gases.
·
Se
considera despreciable la pérdida de energía por la viscosidad, ya que se
supone que un líquido es óptimo para fluir y esta pérdida es mucho menor
comparándola con la inercia de su movimiento.
·
Se supone
que el flujo de los líquidos es en régimen estable o estacionario, es decir,
que la velocidad del líquido en un punto es independiente del tiempo.
La
hidrodinámica tiene numerosas aplicaciones industriales, como diseño de
canales, construcción de puertos y presas, fabricación de barcos, turbinas,
etc.
Hemodinámica
La hemodinámica es
aquella parte de la cardiología que se encarga del estudio anatómico
y funcional del corazón mediante la introducción de catéteres finos a través de
las arterias de la ingle o del brazo. Esta técnica conocida como cateterismo
cardíaco permite conocer con exactitud el estado de los vasos sanguíneos de
todo el cuerpo y del corazón.
Participantes
de la circulación sanguínea
• Arterias:
las arterias están hechas de tres capas de tejido, uno muscular en el medio y
una capa interna de tejido epitelial.
• Capilares:
los capilares irrigan los tejidos, permitiendo además el intercambio de gases
dentro del tejido. Los capilares son muy delgados y frágiles, teniendo solo el
espesor de una capa epitelial.
• Venas:
las venas transportan sangre a más baja presión que las arterias, no siendo tan
fuerte como ellas. La sangre es entregada a las venas por los capilares después
que el intercambio entre el oxígeno y el dióxido de carbono ha tenido lugar.
Las venas transportan sangre rica en residuos de vuelta al corazón y a los
pulmones. Las venas tienen en su interior válvulas que aseguran que la sangre
con baja presión se mueva siempre en la dirección correcta, hacia el corazón,
sin permitir que retroceda. La sangre rica en residuos retorna al corazón y
luego todo el proceso se repite.
• Corazón:
es el órgano principal del aparato circulatorio. Es un músculo estriado hueco
que actúa como una bomba aspirante e impelente, que aspira hacia las aurículas
la sangre que circula por las venas, y la impulsa desde los ventrículos hacia
las arterias. Tiene 4 cavidades, 2 aurículas y 2 ventrículos.
Fluidos
Un fluido es cualquier sustancia que no puede mantener una deformación, es decir, aquella materia que ofrece poca o nada de recistencia a fuerzas que se le aplican.
Propiedades
primarias:
· presión
·
densidad
·
temperatura
·
energía interna
·
entalpia
·
entropía
·
calores
específicos
·
viscosidad
Propiedades
secundarias:
·
viscosidad
·
conductividad
térmica
·
tensión
superficial
·
comprensión
Tubo Venturi
El tubo Venturi.
El Tubo Venturi lo crea el
físico e inventor italiano Giovanni Battista Venturi (1746–1822),
fue profesor en Módena y Pavía, en Paris y Berna, ciudades donde
vivió mucho tiempo, estudió teorías que se relacionan con el calor, óptica e
hidráulica, en éste último campo descubre el tubo que lleva su nombre, “tubo venturi”. Según él, el
tubo es un dispositivo para medir el gasto del fluido
¿Como funciona?
El
Tubo Venturi es un dispositivo que origina una pérdida de presión al pasar por
él un fluido. En esencia, consta de una tubería corta recta, o garganta, entre
dos tramos cónicos. La presión varía en la proximidad de la sección estrecha;
así, al colocar un manómetro ó instrumento registrador en la garganta se mide
la caída de presión y hace posible calcular el caudal instantáneo.
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