Física Electivo
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FLUÍDOS IV TEMAS
Es una ecuación fundamental de la mecánica de los fluidos ideales y constituye una forma de principio de conservación de energía mecánica. Se considera que en el flujo existen tres tipos de energía: la energía cinética, producto del movimiento; la energía potencial, producida por la presión; y la energía potencial gravitatoria, producida por la elevación. P +1/2 · D ·V² + D· g ·h = constante
Por conservación de la energía, la suma de los tres factores que aparecen mencionados en la ecuación de Bernoulli debe ser la misma en cualquier parte del fluido. Por lo tanto, cuando calculamos la presión interna del fluido en un determinado punto y reemplazamos en la ecuación de Bernoulli todos los datos obtenidos (densidad del fluido, la rapidez del fluido, la altura a la que se encuentra dicho fluido), el resultado obtenido es el mismo (no cambia) si se calcula en cualquier lugar de la tubería. Por eso, la ecuación de Bernoulli es igual en un punto 1 que en otro 2. Luego, para el tubo de la figura se tiene: P1+1/2 ·D1·V1² + D1·g·h1 = P2 +1/2·D2 ·V2² + D2· g ·h2
2. Aplicaciones del Teorema de Bernoulli Existen algunas aplicaciones del principio de Bernoulli que permiten explicar algunos fenómenos físicos, tal como veremos a continuación. El principio de Bernoulli explica el vuelo de los aviones, basándose en lo siguiente: la forma y la orientación de las alas permiten que el aire pase con mayor velocidad por la parte superior que por la inferior de éstas. Luego, la presión encima del ala es menor que la presión debajo de ella, produciendo una fuerza resultante dirigida hacia arriba, llamada fuerza ascensional o de sustentación (S).
El teorema de Bernoulli también explica el teorema de Torricelli, considerando como punto inicial la superficie del fluido y como punto final las condiciones que presenta el fluido en el orificio. Teorema de Torricelli La rapidez de salida de un fluido por un orificio es la misma que adquiere un cuerpo que cae libremente, partiendo del reposo desde una altura h.
Utilizando la ecuación de Bernoulli y bajo ciertas condiciones, se llega a la ecuación de Venturi. Para ello, considera como punto inicial la parte ancha del tubo y como segundo punto de cálculo la parte más estrecha del tubo. Tubo de Venturi Consiste en un tubo horizontal al cual se le ha hecho un estrechamiento en forma gradual. Se utiliza para medir la rapidez dentro de un fluido a partir de las diferencias de presión entre el sector más ancho y más angosto del tubo.
Cuando un cuerpo se mueve por un fluido, éste opone cierta resistencia a su avance por la acción de las fuerzas de roce. Estas fuerzas dependen de factores propios del cuerpo y del fluido, los cuales son: a) Tamaño del cuerpo
b) Forma del cuerpo
c) Velocidad del cuerpo c)
d) Viscosidad del fluido Cuando un objeto se mueve dentro de un fluido, las fuerzas que actúan sobre él determinan el movimiento que realiza.
5. Aspectos físicos del sistema cardiovascular
Desarrollemos un ejemplo: Por una tubería horizontal, la cual presenta un estrechamiento gradual de mayor a menor, circula agua. Si por la zona de mayor diámetro circula el agua con una rapidez v y por la zona de menor diámetro circula con una rapidez de 2v, ¿qué diferencia de altura deberá marcar el tubo de Venturi?
V2² - V1² = 2· g · h despejaremos h y reemplazaremos V2 = 2v y V1 = v.
Aquí encontrarás una síntesis de la clase, utilízala como método de repaso de lo aprendido en esta sesión.
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