TEMA 3. ESTÁTICA DE FLUÍDOS Y FENÓMENOS DE SUPERFÍCIE
Introducción.


Fluído: medio material contínuo, deformable, sin rigidez, grandes variaciones de forma.

Propiedades

Definiciones:

Densidad absoluta: , Densidad relativa: , Peso específico:

 

- Isotropía
- Movilidad
- Viscosidad
- Compresibilidad

 
Fuerzas de volumen y de superfície. Presión en un punto de un fluido.
- Fuerzas interiores

- Fuerzas exteriores:
1) Fuerzas de superfície s
2) Fuerzas volúmicas v

Presión en un punto de un fluído:

Unidades de presión: Pascal

Ecuación fundamental de la estática de fluidos.

 

Ecuación fundamental de la estática de fluídos:

donde : fuerza volúmica (externa) por unidad de masa
  vector gradiente de presión
  : densidad del fluído

Diferencia de presión entre dos puntos separados

 
Aplicación a fluidos en el campo gravitatorio. Fluidos incompresibles y compresibles.

 

Campo gravitatorio:

No hay variación de la presión en la horizontal.
Superfícies isóbaras y de separación de fluídos: planos horizontales.

Fluídos incompresibles y homegéneos en equilibrio (p = cte., T = cte., F = cte.)
como ecuación fundamental de la hidrostática (h = profundidad desde superficie libre).

Diagrama de presiones

Consecuencias

 
Medida de la presión en fluidos.

 

Tubo piezométrico: presión en líquidos.
Para un fluído de densidad


Manómetro en U: presión de líquidos o gases.

Mide la presión diferencial o manométrica:

Manómetro cerrado en U: manómetro en U conectado a dos fuentes distintas de presión. Presión diferencial entre las dos fuentes: .

 
Fuerzas de presión sobre superfícies planas y curvas. Principio de Arquímedes.
Superfícies planas

 

[Pasa el cursor por encima]

 Sobre dS

Resultante
aplicada en p 'centro de presiones'
(ZG: profundidad cdg de la superfície).

Centro de presiones

: momento de inercia respecto al eje y.

El centro de presiones está situado siempre por debajo del centro de gravedad de la superfície plana.

 
Superfícies curvas

 

Componentes de la fuerza de presión sobre la superfície curva:

zxG y zyG: profundidades centros de gravedad de Sx y Sy
Fz : peso de la columna de líquido (c-l) situada encima

 
Superfícies cerradas: Principio de Arquímedes

 

Volumen V (cerrado) limitado por una superfície S, situado en equilibrio dentro de un fluído.
Condición de equilibrio donde y .


[Pasa el cursor por encima]

 Para un fluído en el campo gravitatorio equilibrio externo
(fuerza de superfície sobre V igual al peso del fluido contenido en V)

es la fuerza hidrostática o empuje que se ejerce sobre la superfície cerrada S,

Principio de Arquímedes: Atodo cuerpo sólido sumergido en un fluido, experimenta un empuje vertical igual y opuesto al peso del volumen de líquido desalojado.

Esa fuerza de empuje es vertical y está aplicada en el cdg del volumen V de líquido desplazado (centro de empuje o de carena).

 

 
Tensión superficial y capilaridad.

 

Interior del líquido: molécula rodeada bajo la acción de las fuerzas de cohesión permanece en equilibrio.

Molécula en la superfície: compactación
superfície como membrana elástica tensa.
fuerza restauradora debida a la tensión superficial.

 

 
Coeficiente de tensión superficial :

 

- fuerza ejercida por la película de líquido por unidad de longitud, de forma que

- trabajo realizado en contra de las fuerzas de cohesion para incrementar la superfície del líquido la unidad de área, de forma que

Valores:
(H2O (20ºC) = 0.072 N/m (/ J/m2) (fuerzas cohesion <<)
(Hg (20ºC) = 0.46 N/m (fuerzas cohesión >>)
Fuerzas adhesivas > Fuerzas de cohesión
el líquido moja (H2O - Vidrio),
superfície cóncava (2c < 90º).

Fuerzas adhesivas < Fuerzas de cohesión
líquido no moja (Hg - Vidrio),
superfície convexa (2c > 90º).

 
Ascenso capilar o Capilaridad

 


[Pasa el cursor por encima] 		Tubo capilar: componente de la tensión superficial ascenso por capilaridad.

Fuerza ascendente neta equilibrada por el peso del propio liquido.

En tubo capilar de radio r: el líquido se elevará hasta una altura h de equilibrio

Ley de Jurin:

 

[ PROBLEMA ABIERTO ]