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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ CENTRO REGIONAL DE VERAGUAS LICENCIATURA EN INGENIERÍA CIVIL LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS INFORME DE ENTREGA #1 MARCO TEÓRICO ¿Qué es un Fluido? Se denomina fluido a un tipo de medio continuo formado por alguna sustancia entre cuyas moléculas sólo hay una fuerza de atracción débil. La propiedad definitoria es que los fluidos pueden cambiar de forma sin que aparezcan en su seno fuerzas restituidas tendentes a recuperar la forma "original" (lo cual constituye la principal diferencia con un sólido deformable, donde sí hay fuerzas restituidas). Los líquidos y los gases tienen la capacidad de fluir debido a la movilidad de las partículas que los constituyen, por esta razón se llaman fluidos. Ejemplos son el aceite, al agua o el aire.

Los líquidos y los gases comparten algunas propiedades, pero existen diferencias importantes entre ellos que condicionan las aplicaciones técnicas de ambos fluidos. Propiedades de los Fluidos Viscosidad La viscosidad es la propiedad que determina la medida de la fluidez a determinadas temperaturas. A más viscoso menos fluye un fluido. Podemos decir también que es la mayor o menor resistencia que ofrece un líquido para fluir libremente. A más resistencia a fluir más viscoso. A más temperatura menos viscoso es un fluido.

El movimiento de los fluidos se puede ver ligeramente frenado por el rozamiento entre sus partículas en la dirección de su desplazamiento. Este fenómeno es mucho más importante en los líquidos que sufren una pérdida apreciable de energía y de presión a medida que se mueve por tuberías o canales. Capilaridad

La capilaridad es la cualidad que posee una sustancia para absorber un líquido. Sucede cuando las fuerzas intermoleculares adhesivas entre el líquido y el sólido son mayores que las fuerzas intermoleculares cohesivas del líquido. Esto causa que el menisco tenga una forma curva cuando el líquido está en contacto con una superficie vertical. En el caso del tubo delgado, éste succiona un líquido incluso en contra de la fuerza de gravedad. Este es el mismo efecto que causa que los materiales porosos absorban líquidos. Densidad

Es la cantidad de masa por unidad de volumen de una sustancia. Se utiliza la letra griega ρ [Rho] para designarla. La densidad quiere decir que entre más masa tenga un cuerpo en un mismo volumen, mayor será su densidad.

La unidad de densidad en el S.I. es el kg/m3. ρ = masa/volumen Los gases son muchos menos densos que los líquidos. Se puede variar la densidad de un gas modificando la presión o la temperatura en el interior del recipiente que lo contiene. Los líquidos solo alteran ligeramente su densidad con los cambios de temperatura. La diferencia de densidad entre los líquidos puede impedir que se mezclen homogéneamente, flotando uno sobre el otro, como ocurre con el aceite y el agua.

Compresibilidad Es una propiedad de la materia a la cual se debe que todos los cuerpos disminuyan de volumen al someterlos a una presión o compresión.

La posibilidad de comprimirse o expandirse dependiendo de la presión que se ejerce sobre un gas es una de las propiedades de mayor aplicación técnica de este tipo de fluidos. En el caso de los líquidos, aunque se aumente su presión, no se modifica su volumen de manera significativa, por lo que se consideran incompresibles. La Presión en los Fluidos

Presión (p) = Fuerza (F)/ Superficie (S)

Un fluido almacenado en un recipiente ejerce una fuerza sobre sus paredes. Esta fuerza ejercida por unidad de superficie se denomina Presión. Se mide con el manómetro.

La unidad de presión en el sistema internacional es el Pascal (Pa), que equivale a 1 newton por cada metro cuadrado. El problema es que el pascal es una unidad muy pequeña en comparación con los valores habituales de presión. Por este motivo se utilizan otras unidades como el bar o la atmósfera.

1atm = 101.300 Pa

1bar = 100.00 Pa

Las fuerzas debidas a la presión del fluido actúan en dirección perpendicular a las paredes del recipiente en cada uno de sus puntos.

PESO ESPECÍFICO

El peso específico es la cantidad de peso por unidad de volumen de una sustancia. Utilizando la letra griega (gamma) para denotar el peso específico,

En donde V es el volumen de una sustancia que tiene el peso W. Las unidades del peso específico, son los Newton por metro cúbico (N/m3) en el SI y libras por pie cúbico (lb/pie3) en el Sistema Británico de Unidades.

Materiales a estudiar:     

Agua Madera Mármol Acero Arena

Mármol Cubo de madera Materiales de apoyo:    

Probeta Balanza Erlenmeyer Vernier

Vernier

Balanza

Procedimiento

1. Calibre la balanza donde se medirá la masa de los materiales a utilizar. 2. Pese los materiales para determinar sus masas.

3. Mida el volumen de los materiales.

4. Proceda con los cálculos respectivos.

CALCULOS 3

Material

Masa (Kg)

Volumen (m )

Agua Madera Mármol Piedra Acero

1000 0.1 0.05 0.07 0.08

1 1.408x10-4 2.05x10-5 3.75x10-5 1.07x10-5

Arena

Mas a Seca (Kg) 1.36

Masa Húmed a (Kg)

Volumen Seco (m3)

Volumen Húmedo (m3)

1.62

7.5x10-4

7.8x10-4

Peso Específico γ (N/m3) 9800 6960.23 23902.44 18293.33 73271.03 γS (N/m3)

γH (N/m3)

Densidad Relativa 1 0.710 2.439 1.867 7.477 SS

17770. 20353. 1.813 67 85 obtener los volúmenes en m3 se usó la siguiente conversión:

V ml∗1 m3 Vm = 1000000 ml 3

Obteniendo el volumen del cubo:

SH Para 2.077

Se midieron todas las caras del cubo y se sacó el promedio entre las caras opuestas de la siguiente manera

Longitud (m) Promedi o(m)

CARA DEL CUBO X Y 1 4 2 5 5.182x10 5.177x1 5.193x1 5.223x 2 0-2 0-2 10-2 5.180x10-2

5.208x10-2

Z 3 5.228x1 0-2

6 5.211x1 0-2

5.219x10-2

VolumenCubo=5.180 x 10−2 m∗5.208 x 10−2 m∗5.219 x 10−2 m=1.408 x 10−4 m3 Peso Especificoγ =

m material∗g V material

γ madera=

0.1 kg∗9.8 m/s 2 =6960.23 N /m3 −4 3 1.4144 x 10 m

γ mármol=

0.05 kg∗9.8 m/s 2 3 =23902.44 N /m −5 3 2.05 x 10 m

0.07 kg∗9.8 m/ s2 γ piedra= =18293.33 N /m3 −5 3 3.75 x 10 m

γ acero=

0.08 kg∗9.8 m/s 2 3 =73271.03 N /m −5 3 1.07 x 10 m

Densidad Relativa=

γ material γ agua

6960.23 N /m3 S madera= =0.710 9800 N /m3

S mármol=

S piedra=

S acero=

23902.44 N /m3 =2.439 3 9800 N /m

18923.33 N /m3 =1.867 9800 N /m3

73271.03 N /m3 =7.477 3 9800 N /m

Arena

γ seca=

1.36 kg∗9.8 m/s 2 =17770.67 N /m3 −4 3 7.5 x 10 m

1.62 kg∗9.8 m/s 2 3 γ húmeda= =20353.85 N /m −4 3 7.8 x 10 m 3

S seca=

17770.67 N /m =1.81 3 9800 N /m

S húmeda=

20353.85 N /m3 =2.077 3 9800 N /m

Conclusiones

Se determinó el comportamiento de fluidos y distinguir las propiedades de los fluidos, su nomenclatura, sus unidades, valores particulares de algunas de esas propiedades y consecuencias de esas características. En donde los cuales la mecánica de fluidos juega un papel importante en la práctica de la ingeniería. Conocer las unidades y dimensiones básicas del sistema SI.

Con el buen manejo del material, equipo instrumental del laboratorio de física, se determinó la gravedad específica de líquidos, así como el peso específico, mediante la aplicación de los conceptos teóricos sobre las propiedades de los fluidos.

La Mecánica de los Fluidos, como área de estudio, se ha desarrollado gracias al entendimiento de las propiedades de los fluidos, a la aplicación de las leyes básicas de la mecánica y la termodinámica y a una experimentación ordenada.

Debido al comportamiento que tienen algunos fluidos, se hace interesante su estudio, sobre todo a nivel experimental, teniendo en cuenta que dicha sustancia posee ciertas propiedades tales como viscosidad y densidad, las cuales juegan papeles principales en flujos de canales abiertos y cerrados y en flujos alrededor de objetos sumergidos.