Se describe como presión al acto y resultado de comprimir, estrujar o apretar; a la coacción que
se puede ejercer sobre un sujeto o conjunto; o la magnitud física que permite
expresar el poder o fuerza que se ejerce sobre un elemento o cuerpo en una cierta unidad de superficie.
La hidrostática, por su parte, es la rama de
la mecánica que se especializa en el equilibrio de los fluidos. El término
también se utiliza como adjetivo para referirse a lo que pertenece o está
vinculado a dicha área de la mecánica.
La presión hidrostática, por lo tanto, da
cuenta de la presión o fuerza que el peso de un fluido en reposo puede llegar a
provocar. Se trata de la presión que experimenta un elemento por el sólo hecho
de estar sumergido en un líquido.
HIDRODINAMICA
Es la parte de la hidráulica que estudia el comportamiento de los líquidos en movimiento. Para ello considera entre otras cosas la velocidad, la presión, el flujo y el gasto del líquido.
En el estudio de la hidrodinámica, el teorema de Bernoulli, que trata de la ley de la conservación de la energía, es de primordial importancia, pues señala que la suma de las energías cinética, potencial y de presión de un líquido en movimiento en un punto determinado es igual a la de otro punto cualquiera.
La hidrodinámica investiga fundamentalmente a los fluidos incompresibles, es decir, a los líquidos, pues su densidad prácticamente no varía cuando cambia la presión ejercida sobre ellos.
Cuando un fluido se encuentra en movimiento una capa se resiste al movimiento de otra capa que se encuentra paralela y adyacente a ella; a esta resistencia se le llama viscosidad.
Para que un fluido como el agua el petróleo o la gasolina fluyan por un tubería desde una fuente de abastecimiento, hasta los lugares de consumo, es necesario utilizar bombas ya que sin ellas las fuerzas que se oponen al desplazamiento ente las distintas capas de fluido lo impedirán.
Aplicación de la Hidrodinámica
Las aplicaciones de la hidrodinámica, se pueden ver en el diseño de canales, puertos, prensas, cascos de barcos, hélices, turbinas, y ductos en general.
El gasto se presenta cuando un líquido fluye
a través de una tubería, que por definición es: la relación existente entre el
volumen del líquido que fluye por un conducto y el tiempo que tarde en fluir.
G= v/t
Donde:
G= Gasto en m3/s
v= Volumen del líquido que fluye en m3.
t= Tiempo que tarda en fluir el líquido en s.
Donde:
G= Gasto en m3/s
v= Volumen del líquido que fluye en m3.
t= Tiempo que tarda en fluir el líquido en s.
El gasto también puede calcularse si se conoce la velocidad del líquido y el área de la sección transversal de la tuviera.
Para conocer el volumen del líquido que pasa
por el punto 1 al 2 de la tubería, basta multiplicar entre si el área, la
velocidad del líquido y el tiempo que tarda en pasar por los puntos.
V= Avt
Y como G=v/t sustituyendo se tiene:
G= Av
En el sistema CGS es gasto se mide en cme/s o
bien en unidad practica como lt/s.
EJEMPLO 1
Calcular el gasto de agua por una tubería al circular 1.5 m3 en un 1/4 de minuto:
G= v/t
G=1.5/15= 0.1 m3/s
Ejemplo 2
Calcular el tiempo que tarda en llenarse un tanque cuya capacidad es de 10 m3 al suministrarle un gasto de 40lt/s
40lt/s 1m3/1000lt = 0.04m3/s
t=v/G
t= 10/0.04
t= 250 s
t=v/G
t= 10/0.04
t= 250 s
La capacidad de transformar o poner en movimiento algo se conoce como energía. Este término también permite mencionar al recurso natural que puede ser explotado industrialmente con la aplicación de tecnología y diversos recursos.
La hidráulica, del latín hydraulĭcus, hace
referencia a aquello que se mueve por medio de fluidos. El concepto se utiliza,
en general, para nombrar al arte de contener, conducir y elevar las aguas.
Estas definiciones nos permiten referirnos a
la energía hidráulica, el tipo de energía que se produce por el movimiento del agua. También conocida como energía hídrica, se obtiene a partir del
aprovechamiento de la energía cinética y potencial de las corrientes, las
mareas o los saltos de agua.
La energía hidráulica forma parte de las
energías renovables (no se agotan con su uso). Cuando su explotación se lleva a
cabo de manera directa, sin la construcción de represas o alterar el curso del
agua, puede enmarcarse dentro de las energías verdes, ya que su impacto
ambiental en casi nulo.
El uso de esta energía tiene varios siglos.
Los campesinos solían utilizar molinos instalados junto al río para aprovechar
la energía hidráulica.
Además de todo lo expuesto tendríamos que
establecer que la primera central hidráulica como tal fue la que se puso en
marcha en 1880 en la ciudad inglesa de Northumberland. A partir de ella y
durante todo el siglo XX se crearon en todo el mundo un amplio número de
construcciones de características similares.
En la actualidad, existe una gran industria asociada
a la energía hidráulica a partir de la construcción de represas con centrales hidroeléctricas capaces de producir electricidad.
FLUIDOS
Un Fluido: Es todo cuerpo que tiene la propiedad de fluir, y carece de rigidez y elasticidad.
Los Sólidos
En los sólidos, las partículas están unidas por fuerzas de atracción muy grandes, por lo que se mantienen fijas en su lugar; solo vibran unas al lado de otras.
En los sólidos, las partículas están unidas por fuerzas de atracción muy grandes, por lo que se mantienen fijas en su lugar; solo vibran unas al lado de otras.
Propiedades:
- Tienen forma y volumen constantes.
- Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.
- No se pueden comprimir, pues no es posible reducir su volumen presionándolos.
- Se dilatan: aumentan su volumen cuando se calientan, y se contraen: disminuyen su volumen cuando se enfrían.
Los Líquidos
Las partículas están unidas, pero las fuerzas de atracción son más débiles que en los sólidos, de modo que las partículas se mueven y chocan entre sí, vibrando y deslizándose unas sobre otras.
Propiedades:
- No tienen forma fija pero sí volumen.
- La variabilidad de forma y el presentar
unas propiedades muy específicas son características de los líquidos.
- Los líquidos adoptan la forma del
recipiente que los contiene.
- Fluyen o se escurren con mucha
facilidad si no están contenidos en un recipiente; por eso, al igual que a los
gases, se los denomina fluidos.
- Se dilatan y contraen como los sólidos.
- Se dilatan y contraen como los sólidos.
Los Gases
En los gases, las fuerzas de atracción son casi inexistentes, por lo que las partículas están muy separadas unas de otras y se mueven rápidamente y en cualquier dirección, trasladándose incluso a largas distancias.
Propiedades:
- No tienen forma ni volumen fijos.- En ellos es muy característica la gran variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión.
- El gas adopta el tamaño y la forma del lugar que ocupa.
- Ocupa todo el espacio dentro del recipiente que lo contiene.
- Se pueden comprimir con facilidad, reduciendo su volumen.
- Se difunden y tienden a mezclarse con otras sustancias gaseosas, líquidas e, incluso, sólidas.
- Se dilatan y contraen como los sólidos y líquidos.
Energía Cinética
Es la energía que poseen los cuerpos que están en
movimiento. Un coche si está parado y lo ponemos en movimiento, quiere decir
que ha adquirido una energía de algún sitio y que se ha transformado en
movimiento. Esta energía que tiene ahora es una energía potencial o de
movimiento.
Los cuerpo adquieren energía
cinética al ser acelerados por acción de fuerzas, o lo que es lo mismo,
cuando se realiza un trabajo sobre ellos.
Energía Potencial
Se dice que un objeto tiene energía cuando está en movimiento,
pero también puede tener energía potencial, que es la energía asociada con
la posición del objeto.
Volumen, una palabra que permite describir al grosor o tamaño que posee un
determinado objeto.
Movimiento molecular: Toda la materia está
constituida por partículas invisibles llamadas moléculas las cuales conservan
las características originales de la materia de la cual proceden. Debido a que
dichas partículas son muy pequeñas (invisibles), entonces un objeto está
compuesto por una gran cantidad de ellas. Además esas partículas están en
constante movimiento, si se trata de un sólido como un trozo de hierro, dicho
movimiento a temperatura ambiente es muy reducido. Los líquidos como el agua
tienen mayor movimiento, pero en los gases como el aire atmosférico, el
movimiento es máximo. Cuando inflamos un globo, las paredes se mantienen
estiradas por la gran cantidad de moléculas que introducimos en el interior del
mismo, debido a que esas moléculas golpean el interior tratando de escapar y
generan una presión. La temperatura también tiene un papel importante, debido a
que el calor que la produce, modifica la velocidad de la vibración de las
moléculas.
Ejemplos de fluidos: Pinturas, barnices, soluciones de agua con arcilla y carbón,Soluciones de polímeros.
Propiedades de los fluidos.
ESTABILIDAD: se dice que el flujo es estable cuando sus partículas siguen una trayectoria uniforme, es decir, nunca se cruza entre sí. La velocidad en cualquier punto se mantiene constante el tiempo.
TURBULENCIA: debido a la rapidez en que
se desplaza las moléculas el fluido se vuelve turbulento; un flujo irregular es
caracterizado por pequeñas regiones similares a
torbellinos.
VISCOSIDAD: es una propiedad de los
fluidos que se refiera el grado de fricción interna; se asocia con la
resistencia que presentan dos capas adyacentes moviéndose dentro del fluido.
Debido a esta propiedad parte de la energía cinética del fluido se convierte en
energía interna.
DENSIDAD: es la relación entre la masa y el volumen que ocupa, es decir la masa de unidad de volumen.
Mas informacion aqui: https://www.youtube.com/watch?v=rSqAzqvbgG4
VOLUMEN: es el volumen que ocupa un fluido por unidad de peso.
PESO ESPECIFICO: corresponde a la fuerza
con que la tierra atrae a una unidad de volumen.
Para mas informacion: https://www.youtube.com/watch?v=61L4d6OTuvo
GRAVEDAD ESPECIFICA: indica la densidad de un fluido respecto a la densidad del agua a temperatura estándar. Esta propiedad es dimensional.
GRAVEDAD ESPECIFICA: indica la densidad de un fluido respecto a la densidad del agua a temperatura estándar. Esta propiedad es dimensional.
TENSIÓN SUPERFICIAL: En física se
denomina tensión superficial de un líquido a la cantidad de energía necesaria
para disminuir su superficie por unidad de área.
Mas informacion: https://www.youtube.com/watch?v=Uy-RUMaZ0c0
COHESIÓN: Es la atracción entre moléculas que mantiene unidas las partículas de una sustancia. La cohesión es diferente de la adhesión; la cohesión es la fuerza de atracción entre partículas adyacentes dentro de un mismo cuerpo, mientras que la adhesión es la interacción entre las superficies de distintos cuerpos.
COHESIÓN: Es la atracción entre moléculas que mantiene unidas las partículas de una sustancia. La cohesión es diferente de la adhesión; la cohesión es la fuerza de atracción entre partículas adyacentes dentro de un mismo cuerpo, mientras que la adhesión es la interacción entre las superficies de distintos cuerpos.
En el agua la fuerza de cohesión es elevada
por causa de los puentes de hidrogeno que mantienen las moléculas de agua
fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un
líquido casi incompresible. Al no poder comprimirse puede funcionar en algunos
animales como un esqueleto hidrostático, como ocurre en algunos gusanos
perforadores capaces de agujerear la roca mediante la presión generada por sus
líquidos internos.
ADHESIÓN:La adhesión es la propiedad de la materia por la cual se unen dos superficies de sustancias iguales o diferentes cuando entran en contacto, y se mantienen juntas por fuerzas intermoleculares.
La adhesión ha jugado un papel muy importante
en muchos aspectos de las técnicas de construcción tradicionales.
La adhesión del ladrillo con el mortero (cemento) es un ejemplo claro.
La cohesión es distinta de la adhesión. La cohesión
es la fuerza de atracción entre partículas adyacentes
dentro de un mismo cuerpo, mientras que la adhesión es la interacción entre las
superficies de distintos cuerpos.
Mas informacion: https://www.youtube.com/watch?v=15rarlNhY-E
Diferencia entre densidad y peso especifico
Mas informacion: https://www.youtube.com/watch?v=15rarlNhY-E
Diferencia entre densidad y peso especifico
La
propiedad que nos permite medir la ligereza o pesadez de una sustancia recibe
el nombre de densidad. Cuanto mayor sea la densidad de un cuerpo, más
pesado nos parecerá.
La
densidad se define como el cuociente entre la masa de un cuerpo y el volumen
que ocupa.Así, como en el Sistema Internacional , la masa se mide en kilogramos
(kg) y el volumen en metros cúbicos (m3) la densidad se medirá en kilogramos
por metro cúbico (kg/m3).
La
mayoría de las sustancias tienen densidades similares a las del agua por lo
que, de usar esta unidad, se estarían usando siempre números muy grandes. Para
evitarlo, se suele emplear otra unidad de medida el gramo por centímetro cúbico
(gr/cm3).
La
densidad de un cuerpo está relacionada con su flotabilidad, una sustancia
flotará sobre otra si su densidad es menor.
Densidad
Unidad
Básica Sistema Internacional (S.I.): kilogramo/metro3 (kg/m3)
Definición:
es la cantidad de masa (kg) contenida en cada metro cúbico de volumen. O dicho
de otra manera, es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que
ocupa.
Equivalencias
1
grain/ft3 (gr/ft3) = 2,2884·10-3 kg/m3
1
lb/ft3 = 16,01846 kg/m3
1
lb/in3 = 2,76799·104 kg/m3
1
ton/yarda3 = 6,935925·102 kg/m3
1
lb/UKgal = 99,779 kg/m3
1
lb/USgal = 1,1983·102 kg/m3
Fórmula:
Peso especifico
El peso
específico de un cuerpo o sustancia, es la relación que existe entre el
peso y el volumen que ocupa una sustancia ya sea en estado solido, líquido
o gaseoso. Es una constante en el sentido de que es un valor que no cambia para
cada sustancia ya que a medida que aumenta su peso también aumentara su volumen
ocupado, al igual que sucede con la densidad.
Formula:
Formula:
Otras fórmulas:
Ejemplos de densidad y peso especifico:
