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Elasticidad de los Fluidos



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Elasticidad. Sólidos que se deforman. Photo © Vol. 10 PhotoDisk/Getty Esfuerzos Deformaciones Módulos elásticos Límite elástico Punto de rotura
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Un cuerpo elástico es aquel que regresa a su forma original después de una deformación. (Gp:) Bola de golf (Gp:) Balón de futbol (Gp:) Banda de goma Un cuerpo inelástico es aquel que no regresa a su forma original después de una deformación. (Gp:) Masa o pan (Gp:) Barro (Gp:) Bola inelástica
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Un resorte es un ejemplo de un cuerpo elástico que se puede deformar al estirarse. Cuando un resorte se estira, hay una fuerza restauradora que es proporcional al alargamiento. F = -k ?x (Gp:) x (Gp:) F Ley de Hooke La constante de resorte k es una medida de la elasticidad del resorte dada por: Relación entre el esfuerzo aplicado, F, y la deformación producida, ?x
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Esfuerzos de tensión y compresión Esfuerzo es el ratio entre la fuerza aplicada F y el área A sobre la que actúa, F/A. Unidades N/m2 Deformación es el cambio relativo en las dimensiones o forma de un cuerpo como resultado de un esfuerzo aplicado: ?l/l ¿porqué los cuchillos cortan? Fuerzas distribuidas sobre superficies
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Un alambre de acero de 10 m se estira 3.08 mm debido a la carga de 200 N. ¿Cuál es la deformación longitudinal?. El límite elástico para el acero es 2.48 x 108 Pa. ¿Cuál es el peso máximo que puede soportar sin superar el límite elástico?. La resistencia a la rotura para el acero es 4,89 x 108 Pa. ¿Cuál es el peso máximo que puede soportar sin romper el alambre? Relación entre esfuerzo aplicado y deformación El límite elástico es el esfuerzo máximo que un cuerpo puede experimentar sin quedar deformado permanentemente. (Gp:) Esfuerzo (Gp:) Deformacion (Gp:) Límite proporcional (Gp:) Límite elástico (Gp:) Punto de fractura (Gp:) Esfuerzo (Gp:) Deformacion (Gp:) Límite proporcional (Gp:) Límite elástico (Gp:) Punto de fractura Un alambre de acero de 10 m de largo y 2 mm de diámetro se une al techo y a su extremo se une un peso de 200 N. ¿Cuál es el esfuerzo aplicado?
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Módulos elásticos: Módulo de Young La relación entre esfuerzo y deformación longitudinal la expresa el módulo longitudinal de elasticidad, o módulo de Young (Y). (Gp:) 2 (Gp:) lb (Gp:) in. (Gp:) Unidades: Pa o Calcular el módulo de Young para el cable de acero del ejemplo anterior
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Esfuerzo cortante Un esfuerzo cortante altera sólo la forma del cuerpo y deja el volumen invariable. (Gp:) Esfuerzo de corte Fs/A (Gp:) Deformación de corte ?X/L El módulo de corte S se define como la razón del esfuerzo cortante F/A a la deformación de corte tan?
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Elasticidad volumétrica: Deformaciones en volumen bajo esfuerzos de compresión uniforme Módulo elástico de compresión uniforme o volumétrico: Ratio entre el incremento de presión y el cambio relativo en volumen Módulo de compresibilidad: La inversa del módulo volumétrico (1/B) Módulo elástico de compresión uniforme. Módulo de compresibilidad
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FLUIDOS INTRODUCCIÓN Un fluido se define como una sustancia que fluye y adquiere la forma del recipiente que lo contiene, esto es una sustancia que se deforma continuamente bajo un esfuerzo de corte, por pequeño que este sea. La distinción entre sólidos y fluidos no es completamente obvia. Los fluidos presentan las siguientes características: - no resisten esfuerzos de corte, o solamente aquellos que son pequeños o solo durante un tiempo (presentan viscosidad), - tienen, por tanto, la capacidad de fluir (también descrita como la capacidad de adoptar la forma del recipiente que los contiene) Estas propiedades son función de su incapacidad de soportar un esfuerzo de corte en equilibrio estático.
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Fluidos. Introduction Un fluido se define como una sustancia que fluye y adquiere la forma del recipiente que lo contiene, esto es una sustancia que se deforma continuamente bajo un esfuerzo de corte, por pequeño que este sea. . Todos los líquidos y todos los gases son fluidos. Los fluidos son un subconjunto de los estados o fases de la materia e incluyen los líquidos, gases, plasma y, de alguna manera, los sólidos plásticos. Los líquidos fluyen bajo la acción de la gravedad hasta que ocupan la parte más baja de sus recipientes (tienen un volumen definido, pero no una forma definida). Los gases se expanden hasta que llenan el recipiente (no tienen ni forma ni volumen definidos) Los líquidos forman una superficie libre (esto es una superficie que no es creada por el recipiente, mientras que los gases no.
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FLUJO DE FLUIDOS. VISCOSIDAD Un fluido se define como una sustancia que fluye y adquiere la forma del recipiente que lo contiene, esto es una sustancia que se deforma continuamente bajo un esfuerzo de corte, por pequeño que este sea. La VISCOSIDAD es una muy importante propiedad en el flujo de fluidos. La viscosidad es aquella propiedad de un fluido por la cual ofrece resistencia al esfuerzo de corte. Se define como el cociente entre el esfuerzo de corte y la velocidad de deformación angular del fluido. Cuando un fluido fluye, el fluido en contacto inmediato con una frontera solida tiene la misma velocidad que la frontera.
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TIPOS DE FLUIDOS ATENDIENDO A CÓMO FLUYEN La VISCOSIDAD es una muy importante propiedad en el flujo de fluidos. La viscosidad es aquella propiedad de un fluido por la cual ofrece resistencia al esfuerzo de corte. Se define como el cociente entre el esfuerzo de corte y la velocidad de deformación angular del fluido. En la figura sería la pendiente de la curva que representa cada fluido Cuando un fluido fluye, el fluido en contacto inmediato con una frontera solida tiene la misma velocidad que la frontera. [El agua moja] Solido
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FLUIDOS. FENÓMENOS EN LA INTERFASE TENSIÓN SUPERFICIAL Fuerzas de cohesión tensión superficial de un líquido es la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área Tensión superficial es la fuerza que actúa tangencialmente por unidad de longitud en el borde de una superficie libre de un líquido en equilibrio y que tiende a contraer dicha superficie. Las fuerzas cohesivas entre las moléculas de un líquido, son las responsables del fenómeno conocido como tensión superficial. Es algo similar a si existiera una membrana elástica en esa superficie.
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FLUIDOS. TENSIÓN SUPERFICIAL Capilaridad: Fuerzas de cohesión y adhesión Tensoactivos: sustancias que disminuyen la tensión superficial de un líquido o la acción entre dos líquidos
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FLUIDOS . Estática de Fluidos, Dinámica de Fluidos: Hidráulica Estática de fluidos (también llamada hidrostática) es la ciencia que estudia los fluidos en reposo (equilibrio). La ciencia que estudia los fluidos en movimiento se denomina dinámica de fluidos; cuando los fluidos se utilizan para producir trabajo o energía se le llama hidráulica; aunque su origen etimológico se refiere al agua se extiende basicamente a los líquidos.; forma parte al igual que la estática de la mecánica de fluidos La Hidráulica forma parte de muchas disciplinas científicas y de ingeniería; se utiliza para el cálculo del flujo en tuberías y canales, diseño de presas, bombas, turbinas, circuitos bajo presión,.. Mecánica Clasica Ingeniería Mecánica del Sólido Mecánica de Fluidos Aerodinámica Hidrodinámica Hidráulica
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Densidad. Una importante propiedad de una sustancia es el ratio de su masa y su volumen, el cual se denomina densidad Unidades SI : kg/m3 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS. DENSIDAD La densidad del agua a 4ºC es 1000 kg/m3 [1 kg/l] [1 g/cm3] Densidad. El concepto riguroso de densidad se refiere a un punto del espacio El concepto de densidad debe tener en cuenta la temperatura a la que se mide, pues la densidad de muchos materiales depende de la temperatura En el caso de sólidos y líquidos, la densidad cambia ligeramente con el incremento de presión. En el caso de un gas, la densidad depende fuertemente de la presión y temperatura. Volumen específico es la inversa de la densidad Peso específico