FÍSICA II: PRIMER PARCIAL.

HIDRODINAMICA,
GASTO VOLUMETRICO,ECUACIÓN DE CONTINUIDAD.

Los seres humanos hemos tratado de explicar los sucesos que ocurren en nuestro entorno, tanto en el ambiente, la vida personal y social. Para describir y estudiar los fenómenos naturales con precisión, la física nos explica el por qué sucede. En esta investigación se dará a conocer algunos conceptos físicos como (Hidrodinámica, Gasto volumétrico, Ecuación de continuidad). Se definirán los conceptos físicos ya antes mencionados de una manera clara.

HIDRODINÁMICA:

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. La hidrodinámica es la parte de la física que estudia el movimiento de los fluidos. Este movimiento está definido por un campo vectorial de velocidad es correspondientes a las partículas del fluido y de un campo escalar de presiones, correspondientes a los distintos puntos del mismo.

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.

APLICACIÓN DE LA HIDRODINAMICA:

Las aplicaciones de la hidrodinámica, se pueden ver en el diseño de canales, puertos, presas, cascos de barcos, elices, turbinas y ductos en general.

GASTO DE LA HIDRÁULICA

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

El gasto también puede calcularse si se conoce la velocidad del líquido y el área de la sección transversal de la tubería. 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

TIPOS DE FLUIDOS:

Flujo de fluidos a régimen permanente o intermitente:

Aquí se tiene en cuenta la velocidad de las partículas del fluido, ya sea constante, o no con respecto al tiempo.

Flujo fluidos compresibles de o incompresible:

Se tiene en cuenta a la densidad, de forma que los gases son fácilmente compresibles, al contrario que los líquidos cuya densidad es prácticamente constante en el tiempo.

Flujo de fluidos viscoso o no viscoso:

El viscoso es aquel que no fluye con facilidad teniendo una gran viscosidad. En este caso se disipa energía. Viscosidad cero significa que el fluido fluye con total facilidad sin que haya disipación de energía.

Los fluidos no viscosos incompresibles se denominan fluidos ideales.

Flujo de fluidos rotaciones o irrotacional:

Es rotaciones cuando la partícula o parte del fluido presenta movimientos de rotación y traslación.

Irrotacional es cuando el fluido no cumple las características anteriores.

Ecuación fundamental de la dinámica de fluidos.

Para llegar a ella se trata que sobre un fluido actúan dos tipos de fuerzas: las de presión, por las que cada elemento de fluido se ve afectado por los elementos rodantes, y las fuerzas exteriores que provienen de un campo conservativo, de potencial V.

GASTO VOLUMETRICO:

El gasto volumétrico o caudal es el volumen de agua que pasa a través de una sección de tubería por unidad de tiempo. Se expresa en m3/s, Lt/s, Pie3/s dependiendo del sistema de unidades en que se trabaje.

La formula para calcular el gasto volumetrico es:

Dónde:

Q: gasto volumétrico, m3/s

v: velocidad promedia del fluido en la sección transversal de estudio, m/s

A: superficie de la sección transversal, m2

t: tiempo en que circula en volumen V a través de la sección de estudio, s

V: volumen que atraviesa la sección transversal, m3

Cuando el gasto es igual en todas las secciones de un conducto, se dice que el régimen del escurrimiento es permanente.

ECUACION DE CONTINUIDAD:

Cuando el régimen es permanente y el conducto tiene diámetro variable, la velocidades diferente en cada sección e inversamente proporcional a ella, de tal manera que:

La anterior expresión se conoce como “Ecuación de continuidad”

En dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido que circula a través de una sección del ducto (tubería, cañería, oleoducto, río, canal,...) por unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo másico o masa que pasa por un área dada en la unidad de tiempo.

En física e ingeniería, caudal es la cantidad de fluido que circula por unidad de tiempo en determinado sistema o elemento. Se expresa en la unidad de volumen dividida por la unidad de tiempo (e.g.: m³/s).

En el caso de cuencas de ríos o arroyos, los caudales generalmente se expresan en metros cúbicos por segundo o miles de metros cúbicos por segundo. Son variables en tiempo y en el espacio y esta evolución se puede representar con los denominados hidrogramas.

En conclusión, podemos decir que gracias a la hidrodinámica es parte de la dinámica que estudia el movimiento de los líquidos en relación con las causas que lo originan y que gracias a los conocimientos que se tienen en hidrodinámica se pueden hacer presas, puertos, entre otras cosas.

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