Introducción a mecanica de fluidos

0:04 y él [Música] 2 bien i el agua es una de las principales sustancias para la vida no sólo humana sino también animal día a día la utilizamos para diferentes actividades tales como beberla cocinar y diversas

0:49 actividades de limpieza aunque el agua es el más conocido de los líquidos existen características físicas que comparte con todos los líquidos y también con los gases los líquidos y los gases están compuestos por partículas que se mueven a mayor velocidad si las comparamos con los sólidos tanto los líquidos como gases tienen la capacidad de poder desplazarse o de poder fluir por lo cual el término fluidos hace referencia a ambos estados los fluidos tienen la característica de tomar la forma del recipiente en el cual estén contenidos o confinados

1:36 además los fluidos pueden soportar esfuerzos cortantes y recuperar fácilmente su forma inicial si alguna vez ha intentado cortar el aire o el agua notará la imposibilidad de realizar dicha acción caso contrario con los sólidos los cuales pueden ser cortados como se observa en este trozo de pan en este vídeo se abordarán los conceptos de presión densidad caudal y los principios de pascal arquímedes y bernouilli la presión es un término al que estamos

2:21 muy acostumbrados a mencionar constantemente y suele ser asociado con la fuerza que se está ejerciendo si bien es cierto la presión y la fuerza están relacionadas aún hace falta otro factor a tomar en cuenta ese factor es el área o superficie de contacto donde se está ejerciendo la fuerza considera una mujer que camina al sobre tierra húmeda si la mujer está utilizando zapatos de plataforma posiblemente se hunda levemente y hasta logra dejar una marca de la huella al caminar pero si por la misma superficie húmeda la mujer camina con zapatos de tacón lo más seguro es que se hundirá dejando un

3:09 agujero en la zona del tacón con esto se puede apreciar que la presión no solo depende de la fuerza ejercida sino que además depende del área de contacto a menor área mayor presión se ejerce esta es la razón por la cual las agujas pueden penetrar fácilmente las capas de la piel dado que el área es muy pequeña con un esfuerzo menor se puede inyectar los fluidos pueden ejercer presión y aunque muchas veces nos parezca imperceptible todos estamos sometidos a una presión bastante grande esa presión es causada por toda la columna de aire sobre nuestros cuerpos y es conocida como presión atmosférica

3:56 el valor de la presión atmosférica es de 101 mil 325 pascal es para tener una idea de qué tan grande es la presión atmosférica esta es aproximadamente a soportar el peso de 6 personas de 186 libras de masa cada uno sobre la cabeza una manera de poder evidenciar esta presión que ejerce la atmósfera sobre los cuerpos es a partir del siguiente experimento tenemos una lata de cualquier bebida y se pone a hervir agua dentro de esta cuando se note que está emanando suficiente vapor tomamos la lata con una tenaza y la invertimos sobre un recipiente con agua helada podemos

4:42 observar como la lata ha hecho implosión cuando calentamos el agua dentro de la lata las moléculas de vapor se movían con mayor velocidad y tienden a distanciarse como consecuencia del aumento en la temperatura cuando las moléculas se encuentran separadas la presión del gas disminuye y cuando éste se coloca cerca de una región con agua helada se genera una diferencia de presión que provoca que la lata sea plástico con la siguiente actividad se puede evidenciar la presión que ejercen los líquidos en este sistema que se ha diseñado a partir de un embudo una vejiga y una manguera transparente se

5:30 observa que a medida vamos sumergiendo el extremo con el embudo el nivel de agua en el otro extremo empieza a subir por lo cual podemos inferir rápidamente una relación directa entre la presión de un líquido y la profundidad a mayor profundidad mayor presión algunas de las aplicaciones más utilizadas con los fluidos surgen a partir del principio de pascal el cual establece que si cumplimos con determinadas condiciones la presión que ejercemos en un líquido se va a extender por igual a través de todas las paredes donde el líquido está confinado las condiciones para que se cumpla el principio de pascal deben ser que el

6:16 líquido sea incomprensible es decir que por más presión que le estemos haciendo este no va a cambiar sus dimensiones espaciales la mayoría de los líquidos cumplen con esta característica pero se debe de tener el cuidado al momento de construir un dispositivo que se basa en el principio de pascal en que no queden burbujas de aire ya que el aire si se puede comprimir y dificultaría la efectividad del dispositivo el otro aspecto a tomar en cuenta es que las paredes que confinan al líquido sean rígidas ya que de no ser así el dispositivo que contiene se deformaría en todas direcciones como si fuera una vejiga con agua el

7:03 dispositivo más conocido que utiliza el principio de pascal es la prensa hidráulica la cual consiste en combinar un líquido a través de una tubería o manguera y permitir que los extremos sean móviles a partir de dos pistones de diferentes áreas cuando el pistón más pequeño es desplazado hacia abajo ejerce una fuerza mayor sobre el pistón que se encuentra en el otro extremo esta multiplicación de fuerzas se puede demostrar matemáticamente de la siguiente forma la presión en uno de sus extremos es fuerza 1 / área 1

7:53 en el otro extremo la presión es fuerza 2 / área 2 dado que por el principio de pascal entendemos que ambas presiones son iguales entonces la presión 1 será igual a la presión 2 lo que se convierte en despejando la fuerza 2 obtenemos esto significa que siempre y cuando el área 2 sea mayor que el área 1 la fuerza se verá incrementada hasta el momento hemos definido un fluído como líquidos y gases pero existe una magnitud física que es común entre

8:39 líquidos sólidos y gas es esta magnitud es la densidad al tener diferentes objetos que poseen igual tamaño y forma nuestro cerebro interpreta que todos tienen la misma masa y por ende el mismo peso sin embargo al medir las masas de cada objeto se percibe que sus masas son diferentes y dependiendo del material del que están hechas así es la masa que posee la densidad nos proporciona una medida de la cantidad de materia que se puede almacenar en un espacio determinado o en pocas palabras nos genera una idea de cuánto material cabe en un mismo espacio

9:28 si se tiene una esfera de plastilina hueca ésta puede flotar sobre el agua entonces se dice que toda la materia tanto la plastilina como el aire encerrado son menos densos que el agua pero si empezamos a llenar con agua la esfera de plastilina poco a poco la esfera comienza a hundirse en este caso la densidad que en promedio hacen la plastilina con el agua es mayor que el agua que lo rodea y por lo tanto se hunde otra magnitud física muy útil en fluidos sobre todo en líquidos es el caudal el caudal nos proporciona una idea de la cantidad del líquido que está viajando

10:14 en una región en particular esto se evidencia frecuentemente con el uso de las mangueras cuando uno sostiene la manguera sin obstruir la salida de agua se observa que se describe una parábola en su salida pero con un alcance muy corto sin embargo al colocar los dedos en la salida se reduce el área por el cual puede salir el agua en ambos casos el caudal es el mismo pues la misma cantidad de agua se está desalojando pero cuando se reduce el área de salida el agua tiene que salir con mayor velocidad para poder mantener el mismo caudal medir el caudal es muy sencillo si por ejemplo se tiene una botella de 600

11:01 mililitros basta con medir el tiempo en el que le toma vaciarse y realizar la división del volumen entre el tiempo dando como resultado el caudal expresado en mililitros o centímetros cúbicos por minutos en este caso tomo dos minutos el vaciar los 600 mililitros por lo tanto el caudal es de 300 mililitros por minuto cuando un fluido se encuentra en movimiento y en su camino se presenta un obstáculo el flujo que lleva el fluido cambia de dirección de velocidad cuando la velocidad de un fluido cambia también lo hace la presión y por tanto tenemos

11:47 una relación entre velocidad y presión a esta relación se le conoce como principio de bernuy y establece que en las zonas de mayor velocidad de un fluido la presión baja los vehículos se rigen bajo este principio las alas de las aves y los aviones también el efecto de curva que llevan los balones en el fútbol y en el béisbol también funcionan bajo este principio por ejemplo las alas del avión están diseñadas para que la presión en la parte inferior sea mayor que en la parte superior y así poder alzar el vuelo para entender el principio de mejor manera podemos realizar la siguiente actividad

12:33 con una pajilla que ha sido cortada con tijera pero sin desprender la se sumerge luego en agua uno de sus extremos y en el otro se sopla doblando la pajilla en un ángulo de 90 grados se puede notar que el nivel de agua sube cuando soplamos y esto se debe a que en la parte superior al tener mayor velocidad en el aire se genera una disminución en la presión provocando una diferencia de presión el agua se va desde la zona de mayor presión hacia la de menor presión el entender el comportamiento de los fluidos ha permitido que la humanidad avance en su desarrollo tanto en maquinaria que facilita la aplicación de

13:19 fuerza los sistemas de drenaje y la construcción de medio de transporte basados en imitar las características fisiológicas de los animales con esto finalizamos esta breve presentación y te invitamos a que continúes investigando sobre este interesante tema