Ideas clave
La mecánica de fluidos trata los líquidos y gases en reposo y en movimiento. La presión crece con la profundidad, los objetos flotan al desplazar fluido y un fluido en movimiento intercambia presión por rapidez.
- La presión a profundidad h es p = p₀ + ρgh. Actúa por igual en todas direcciones y depende de la profundidad, no de la forma del recipiente.
- El empuje es igual al peso del fluido desplazado: F_b = ρVg. Un objeto flota cuando su densidad media es menor que la del fluido.
- En un fluido incompresible el caudal es constante, así que A₁v₁ = A₂v₂ y el fluido acelera en las secciones estrechas.
- La ecuación de Bernoulli dice que donde la rapidez es mayor, la presión es menor a lo largo de una línea de corriente (flujo suave y sin rozamiento).
Ecuaciones clave
p = p₀ + ρghF_b = ρVgA₁v₁ = A₂v₂p + ½ρv² + ρgh = constantF₁ ÷ A₁ = F₂ ÷ A₂Re = ρvD ÷ μ
Ejemplo resuelto
El agua fluye a 1,0 m/s por una tubería de 4,0 cm de diámetro que se estrecha a 2,0 cm. La razón de áreas es (4 ÷ 2)² = 4, así que v₂ = 4 × 1,0 = 4,0 m/s. En una tubería horizontal, la caída de presión es ½ρ(v₂² − v₁²) = ½ × 1000 × (16 − 1) = 7500 Pa.
Errores comunes
- Usar la razón de diámetros en lugar de la razón de áreas en la ecuación de continuidad.
- Mezclar la presión manométrica (sobre la atmosférica) con la presión absoluta.
- Pensar que el empuje depende del peso del propio objeto. Depende del volumen de fluido desplazado.
Práctica
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