segundo lab. mec. de fluidos

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UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

CURSO :

MECÁNICA DE FLUIDOS.

TEMA :

PRIMER LABORATORIO:

“PROPIEDADES DE FLUIDOS”

DOCENTE :

Mag. Ing. CORAL Cesar.

ALUMNOS :

CERNA SAAVEDRA Enrique Esteban

HENOSTROZA CARRILLO Pamela Solange

HENOSTROZA HENOSTROZA Luis Fernando

PRIMER LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS

UNIVERSIDAD NACIONAL

“Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

“SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO”

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INTRODUCCIONLa mecánica de fluidos es una rama de la mecánica de los medios

continuos, y esta a su vez es una rama de la física que estudia el movimiento

de los fluidos y las fuerzas que los provocan; los fluidos se dividen en Gases y

líquidos, estos tienen una característica similar y es que son incapaces de

resistir esfuerzos cortantes, y esto provoca que no tengan una forma definida.

La mecánica de fluidos es fundamental en campos tan diversos como la

aeronáutica, la ingeniería química, civil e industrial, la meteorología, las

construcciones navales y la oceanografía. Al ser importante para la ingeniería

civil se debe conocer sus propiedades tales como densidad, volumen

específico, peso específico, viscosidad, tensión superficial, capilaridad,

cavitación, entre otras.

Una de las mejores formas de saber cómo funciona un fluido es

demostrando sus propiedades mediante ciertos experimentos. Por ello en el

presente informe se explicará el experimento realizado en clases y se

responderá a las preguntas propuestas por los demás grupos después de

haber demostrado ciertos fenómenos.


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OBJETIVOS

Conocer las propiedades de los fluidos, y ver aplicaciones prácticas que

sirvan para el correcto desempeño de nuestras responsabilidades.

Tener la capacidad de analizar e interpretar diversos fenómenos de los

fluidos, sacando la base de nuestras respuestas en la teoría estudiada.


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MARCO TEÓRICO

Para el fluido en movimiento es de vital importancia y conocer las propiedades

que lo rigen, es fundamental primero que todo tener claro el concepto de fluido.

Cuando se observa algo que tiene la habilidad de moverse en un ambiente sin

conservar su forma original, hablamos de un fluido. Más precisamente, es un

estado de la materia con un volumen indefinido, debido a la mínima cohesión que

existe entre sus moléculas.

Los fluidos, como todos los materiales, tienen propiedades físicas que permiten

caracterizar y cuantificar su comportamiento así como distinguirlos de otros.

Algunas de estas propiedades son exclusivas de los fluidos y otras son típicas de

todas las sustancias. Propiedades como la viscosidad, tensión superficial y

presión de vapor solo se pueden definir en los líquidos y gases. Sin embargo la

masa específica, el peso específico y la densidad son atributos de cualquier

materia.

Tipos de Fluidos.

Fluido newtoniano: Un fluido newtoniano es un fluido cuya viscosidad

puede considerarse constante en el tiempo. La curva que muestra la

relación entre el esfuerzo o cizalla contra su tasa de deformación es lineal y

pasa por el origen. El mejor ejemplo de este tipo de fluidos es el agua en

contraposición al pegamento, la miel o los geles que son ejemplos de fluido

no newtoniano. Un buen número de fluidos comunes se comportan como


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fluidos newtonianos bajo condiciones normales de presión y temperatura: el

aire, el agua, la gasolina, el vino y algunos aceites minerales.

Fluido no newtoniano: es aquél cuya viscosidad varía con la temperatura y

presión, pero no con la variación de la velocidad. Estos fluidos se pueden

caracterizar mejor mediante otras propiedades que tienen que ver con la

relación entre el esfuerzo y los tensores de esfuerzos bajo diferentes

condiciones de flujo, tales como condiciones de esfuerzo cortante

oscilatorio.

Es importante clasificar los fluidos no newtonianos en independientes del

tiempo o dependientes del tiempo. Algunos ejemplos de fluidos

independientes del tiempo son: el plasma sanguíneo, polietileno fundido,

látex, almibares, adhesivos, malazas y tintas. Los fluidos que dependen del

tiempo son difíciles de analizar porque su viscosidad aparente varía con el

tiempo. Ejemplos de ellos son petróleos crudos a temperaturas bajas, tinta

para impresoras, nylon, ciertas gelatinas, mezclas de harina y varias

solucione de polímeros.

PROPIEDADES DE UN FLUIDO Densidad: es la medida del grado de compactación de un material.

Para un fluido homogéneo se define como la masa por unidad de

volumen y depende de factores tales como su temperatura y la

presión a la que está sometido. Sus unidades en el SI son: kg/m3 .

Los líquidos son ligeramente compresibles y su densidad varía poco

con la temperatura o la presión. Para una masa dada, la presión, la

temperatura y el volumen que ocupa se relacionan por medio de la

ley de los gases: pV = mRT, donde R es la constante de los gases

ideales y T la temperatura absoluta (grados Kelvin).


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Compresibilidad: En la mayoría de los casos, un líquido se podría

considerar incompresible, pero cuando la presión cambia

bruscamente, la compresibilidad se hace evidente e importante. Lo

mismo ocurre si hay cambios importantes de temperatura. La

compresibilidad se expresa mediante el módulo elástico de

compresión.

Viscosidad: es una medida de la resistencia del fluido al corte

cuando el fluido está en movimiento. Se le puede ver como una

constante de proporcionalidad entre el esfuerzo de corte y el

gradiente de velocidad. Sus unidades en el SI son: kg s/ m3 . La

viscosidad de un líquido decrece con el aumento de temperatura,

pero en los gases crece con el aumento de temperatura. Esta

diferencia es debido a las fuerzas de cohesión entre moléculas. Esta

propiedad también depende de la presión.

Tensión superficial: Una molécula dentro del líquido es atraída en

todas direcciones por otras moléculas mediante fuerzas cohesivas.

Cuando un líquido está en contacto con algún otro medio (aire, otro

líquido, un sólido) se forma una superficie de contacto entre el

líquido y el otro medio. Dentro del líquido, y lejos de su superficie de

contacto, una molécula se encuentra en equilibrio : la suma de las

fuerzas de atracción es cero. Sin embargo, en la superficie de

contacto, la suma de estas fuerzas tiene como resultante una fuerza

neta, perpendicular a la superficie y con sentido hacia el interior del

líquido. Esta fuerza hacia el interior hace que la superficie de

contacto se comporte como una membrana. Una de las

consecuencias de la tensión superficial es la capilaridad.


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PROCEDIMIENTO

PREGUNTAS Y RESPUESTASG1

Tema: PRESION ATMOSFERICA

Nombre del proyecto: “El agua que sube”

Pregunta: ¿Cuál es la razón por el cual el agua comienza a subir?

La combustión de la vela consume el oxígeno del aire, por eso la vela se llega a apagar.

Esto hace que la presión interior disminuya y el agua suba debido a que la presión

atmosférica es mayor.


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G2

Tema: COMPRESIBILIDAD DE FLUIDOS

Nombre del proyecto: “ludión casero”

Pregunta: ¿Por qué el ludión desciende?

Ocurre que en este caso, la densidad del sobre (envoltorio más contenido) es similar a la

del agua, aunque apenas un poco menor.

Esto da como resultado, que gracias al Principio de Arquímedes el mismo sufra un

empuje y quede flotando en la parte superior.

Cuando presionamos con fuerza la botella, estamos aumentando la presión dentro de la

misma. Ello hace que nuestro submarino casero sea aplastado y su volumen disminuya.

Si prestamos atención a la fórmula anterior, vemos que al ser menor el volumen, la

densidad aumentará. El resultado es que la densidad del submarino casero es ahora

mayor que la del agua, y por ellos se hunde.

Si recordamos el principio de Arquímedes, el mismo nos dice que el empuje recibido

depende del peso del volumen de líquido desalojado. Por lo tanto, al disminuir el volumen,

baja el empuje que recibe el cuerpo.


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G3

Tema: Principio de sifón

Nombre del proyecto: “sifón”

Pregunta: ¿A qué altura H como máximo deberá levantarse la manguera para que el

fluido deje de fluir?

PC+12ρV C

2 + ρg yC=PD+12ρV D

2 +ρg yD ,V D=0

Patm+12ρV C

2 +¿Patm+ρg(d+h2)

V C=√2 g(d+h2)

Patm=Pman=ρgH

1.013∗103

ρg=h


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→h=1.013∗105

1000(9.8)=10.336m

G4

Tema: Fluidos no newtonianos.

Nombre del proyecto: “Variación de la viscosidad según la fuerza que se le aplique”

Pregunta: ¿Por qué se comporta como un sólido?

Por qué un fluido no newtoniano es aquél cuya viscosidad (resistencia a fluir) varía con el

gradiente de tensión que se le aplica, es decir, se deforma en la dirección de la fuerza

aplicada. Como resultado, un fluido no-newtoniano no tiene un valor de viscosidad

definido y constante, a diferencia de un fluido newtoniano.


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G5

Tema: Tensión superficial.

Nombre del proyecto: “Tensión superficial”

Pregunta: ¿Por qué las burbujas de jabón revientan?

Las pompas van ajustando la tensión superficial a lo largo de su superficie. Esta es la

razón por la que las pompas no tienen el mismo grosor en todas las partes de la lámina.

Además, la cantidad de jabón que hay en cada zona hace que, en unos puntos, haya más

y en otros menos, tensión superficial. Donde hay una mayor tensión superficial tenderá a

contraerse más la lámina haciéndose cada vez más fina, produciéndose la ruptura. Esta

eliminación del jabón de la superficie, se debe principalmente a la acción de la gravedad,

que lo desplaza desde la parte superior hasta la parte inferior.


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G6

Tema: Tensión superficial.

Nombre del proyecto: “El agua que no cae”

Pregunta: ¿Por qué el agua no cae?

Por la tensión superficial ya que las moléculas del agua que se encuentran en la

superficie que está en contacto con el aire ósea donde está la malla están con una fuerza

de atracción muy fuerte y no se sueltan y es por eso que no puede pasar el agua y aparte

al otro lado está la fuerza atmosférica que es mucho más grande a dicho volumen de

agua que está en la botella.

G7

Tema: Tensión superficial

Nombre del proyecto: “Explicación de los fenómenos de la tensión superficial”

Pregunta: ¿Cuál es la razón por la que se forma un círculo en la red?

Se debe que cada área que esta con agua jabonosa está presente la tensión superficial y

ya que al romper la parte central de dicha red se genera una circunferencia perfecta ya

que las fuerzas de atracción entre las moléculas del agua jabonosa.


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G8

Tema: Densidad

Nombre del proyecto: “Torre de líquidos”

Pregunta: ¿Por qué no se juntan los fluidos?

No se mezclan por qué tiene que ver con la estructura molecular de los líquidos. Si los

extremos de las moléculas de un líquido son afines con los del otro, se atraerán, “se

pegarán” unas a otras formando una mezcla, como pasa con el alcohol y el agua. En

cambio, si no hay atracción, las moléculas no se unen y el líquido menos denso quedará

sobre el más denso, como en el caso del agua y el aceite.

G9


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Tema: Densidad

Nombre del proyecto: “Columna de densidades”

Pregunta: ¿Cuál de los líquidos es más denso?

Alcohol: 720 Kg/m3

Aceite: 910 Kg/m3

Agua: 1000 Kg/m3

Miel : 1400 Kg/m3

Por lo tanto el más denso es la miel ya que está en la base.

OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES

Cada vez que observemos que se está desarrollando un fenómeno físico

que tenga que ver con los fluidos, debemos investigar y desarrollar así,

nuestra capacidad de interpretar el comportamiento de los fluidos.


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BIBLIOGRAFIA:

Mecánica de fluidos – Robert L. Mott sexta edición 2006 editorial Pearson

educación- México.

ING. SILVA LINDO MARCO, Manual de Laboratorio de Mecánica de

Fluidos, 2014


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