FÍSICA DE LOS FLUIDOS
La física de los fluidos es una rama de la física que estudia el comportamiento de los líquidos y los gases. Se centra en propiedades como la presión, la densidad, el caudal y la viscosidad. Algunas fórmulas fundamentales son:
Desglose estructurado detallado
Física de los fluidos
Definición y objeto de estudio
La física de los fluidos se ocupa del comportamiento de los líquidos y los gases
Estudia las propiedades como la presión
la densidad
el caudal y la viscosidad
Propiedades de los fluidos
Presión
Densidad
Caudal
Viscosidad
Presión
Definición y concepto
La presión se define como la fuerza aplicada por unidad de área
Se mide en pascales (Pa) o en otras unidades como atmósferas o bares
Fórmula para calcular la presión
P = F/A
Donde P es la presión
F es la fuerza ejercida y A es el área sobre la cual se aplica la fuerza
Aplicaciones y ejemplos
Presión atmosférica
Presión en los fluidos hidrostáticos
Presión en los fluidos en movimiento
como en tuberías o conductos
Densidad
Definición y concepto
La densidad es la masa de una sustancia por unidad de volumen
Se mide en kilogramos por metro cúbico (kg/m³) u otras unidades como gramos por centímetro cúbico (g/cm³)
Fórmula para calcular la densidad
ρ = m/V
Donde ρ es la densidad
m es la masa de la sustancia y V es el volumen ocupado por la sustancia
Relación con la masa y el volumen de la sustancia
La densidad es una propiedad intensiva que no depende de la cantidad de sustancia
La densidad puede variar según la temperatura y la presión
Ejemplos y aplicaciones
Determinar la densidad de diferentes sustancias
Relacionar la densidad con la flotación de objetos en líquidos
Principios fundamentales
Principio de Pascal
Definición y concepto
Un cambio en la presión aplicada a un fluido se transmite de igual manera en todas las direcciones
Produce cambios correspondientes en la presión en todo el fluido
Fórmula y explicación
P1 = P2
Donde P1 y P2 son las presiones en dos puntos diferentes del fluido
Importancia y aplicaciones
Principio fundamental en la hidráulica
Utilizado en sistemas de frenos
elevadores hidráulicos
prensas
entre otros
Principio de Arquímedes
Definición y concepto
La fuerza ascendente experimentada por un objeto sumergido en un fluido
Depende de la densidad del fluido y el volumen del objeto
Fórmula y explicación
Fb = ρ_fluido * g * V_objeto
Donde Fb es la fuerza de flotación
ρ_fluido es la densidad del fluido
g es la aceleración debido a la gravedad y V_objeto es el volumen del objeto sumergido
Fuerza de flotación y peso aparente
El objeto flota si la fuerza de flotación es mayor que su peso
El objeto se hunde si la fuerza de flotación es menor que su peso
Ejemplos y aplicaciones
Flotación de barcos y submarinos
Determinar la densidad de objetos sumergidos en líquidos
Caudal y viscosidad
Caudal
Definición y concepto
El caudal representa la cantidad de fluido que pasa por un punto en un determinado tiempo
Se mide en unidades de volumen por unidad de tiempo
como litros por segundo (L/s) o metros cúbicos por segundo (m³/s)
Fórmula para calcular el caudal
Q = A * v
Donde Q es el caudal
A es el área a través de la cual fluye el fluido y v es la velocidad del fluido
Relación con el área y la velocidad del fluido
El caudal aumenta si el área o la velocidad del fluido aumentan
El caudal disminuye si el área o la velocidad del fluido disminuyen
Ejemplos y aplicaciones
Flujo de agua en una tubería
Caudal sanguíneo en el cuerpo humano
Ley de viscosidad de Newton
Definición y concepto
La velocidad de deformación de un fluido es directamente proporcional a la fuerza cortante aplicada
La viscosidad del fluido determina su resistencia al fluir
Fórmula y explicación
F = η * A * (dv/dy)
Donde F es la fuerza ejercida
η es la viscosidad del fluido
A es el área y (dv/dy) es la tasa de cambio de velocidad con respecto a la distancia medida perpendicularmente a la dirección del flujo
Relación entre fuerza ejercida y tasa de cambio de velocidad
Cuanto mayor sea la viscosidad del fluido
mayor será la fuerza ejercida para producir una determinada tasa de cambio de velocidad
Importancia y aplicaciones
Determinar la viscosidad de diferentes fluidos
Estudiar el flujo de líquidos en tuberías