La hidrodinámica es una rama de la hidráulica que estudia los líquidos en movimiento.
En los fluidos, al no ser tan intensa la fuerza de atracción, las sustancias adoptan la forma del recipiente que los contiene. Los gases y los líquidos reciben el nombre de fluidos.
En los líquidos, las fuerzas de atracción entre las moleculas son iguales a las de repulsión; estas se encuentran mas separadas y pueden desplazarse con facilidad. Los líquidos no tienen forma propia pero si tienen volumen propio.
Un liquido esta formado por moleculas que estan en movimiento constante y desordenado, y cada una de ellas chocan miles de millones de veces en un lapso muy pequeño; las intensas fuerzas de atracción entre cada molecula o enlaces de hidrógeno llamados dipolo-dipolo, eluden el movimiento libre.
Algunos insectos se posanen el agua y no se hunden. Esto se debe a que, el agua forma una especie de membrana en su superficie. Esta propiedad denominada tensión superficial no es exclusiva del agua ya que todos los líquidos la poseen en mayor o menor grado.
Una molécula en el interior de un liquido es atraída en todas direcciones por las moleculas que lo rodean, las fuerzas se equilibran.
Una molecula de agua en la superficie del mismo solo tiene moleculas a los lados y abajo, las cuales ejercen fuerzas de atracción sobre ella, generando una fuerza resultante hacia el interior del liquido.Como consecuencia, se forma una especie de membrana elástica en la superficie, conocida como tensión superficial.
Esta propiedad se origina por el rozamiento de unas particulas con otras, cuando un liquido fluye. Por tal motivo, la viscosidad se puede definir como una medida de la resistencia que opone un liquido a fluir.
La unidad de la viscosidad en el SI es el poiseuille definido como la viscosidad que tiene un fluido cuando su movimiento rectilíneo uniforme sobre una superficie plana es retardado por una fuerza de un newton por metro cuadrado de superficie de contactocon el fluido, cuya velocidad respecto a la superficie es de un metro por segundo.
En el sistema CGS la unidad de la viscosidad es el poisea, y equivale a la decima parte del poiseuille.
DENSIDAD
La densidad o masa especifica p de un cuerpo se define como la relación de su masa m con respecto a su volumen V.
m = pv
Las unidades de la densidad son el resultado del cociente de unidad de masa entre unidad de volumen, por ejemplo, gramos por centímetro cúbico, kilogramo por metro cúbico, o slugs por pie cúbico
La relación entre peso especifico y densidad se determina recordando que W = mg.
La cantidad que relaciona el peso de un cuerpo con su volumen se conoce como peso especifico.
El peso especifico de un cuerpo se define como la relación de su peso W entre su volumen V. Las unidades son el newton por metro cúbico (
) y la librapor pie cúbico (lb/ft3).
) y la librapor pie cúbico (lb/ft3).
W = DV
Densidad de masa y peso especifico | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Sustancia | D,lb/ft3 | g/cm3 | Kg/m3 | ||||
| Solidos | |||||||
| Aluminio | 169 | 2,7 | 2,7 | ||||
| Laton | 540 | 8,7 | 8,7 | ||||
| Cobre | 555 | 8,89 | 8,89 | ||||
| Vidrio | 162 | 2,6 | 2,6 | ||||
| oro | 1204 | 19,3 | 19,3 | ||||
| Hielo | 57 | 0,92 | 920 | ||||
| Hierro | 490 | 7,85 | 7,85 | ||||
| Plomo | 705 | 11,3 | 11,3 | ||||
| Roble | 51 | 0,81 | 810 | ||||
| Plata | 654 | 10,5 | 10,5 | ||||
| Acero | 487 | 7,8 | 7,8 | ||||
| Líquidos | |||||||
| Alcohol | 49 | 0,79 | 790 | ||||
| Benceno | 54,7 | 0,88 | 880 | ||||
| Gasolina | 42 | 0,68 | 680 | ||||
| Mercurio | 850 | 13,6 | 13,6 | ||||
| Agua | 62,4 | 1 | 1 | ||||
| Gases (0ºC): | |||||||
| Aire | 0,0807 | 0,00129 | 1,29 | ||||
| Helio | 0,011 | 0,000178 | 0,178 | ||||
| Hidrógeno | 0,0058 | 0,00009 | 0,09 | ||||
| Nitrógeno | 0,0782 | 0,00126 | 1,25 | ||||
| Oxígeno | 0,0892 | 0,00143 | 1,43 | ||||
PRESION
La eficiencia de una cierta fuerza a menudo depende del área sobre la que actúa. A la fuerza normal por unidad de área se le llama presión. Simbólicamente, la presión. P esta dada por
donde A es el área donde se aplica la fuerza perpendicular F. La unidad de presión. resulta de la relación entre cualquier unidad de fuerza entre la unidad del área Por ejemplo, newton's por metrocuadrado y libras por pulgada cuadrada. En el SI de unidades, al N/m2 se lellama pascal (pa). El kilopascal (kPa) es la unidad de medida mas apropiada para la presión. de fluidos.
PRESION DEL FLUIDO
Un liquido puede soportar una fuerza únicamente en una superficie o frontera cerrada. Si el fluido no esta restringidoen su movimiento, empezara a fluir bajo el efecto del esfuerzo cortante, en lugar de deformarse elasticamente.
Los fluidos ejercen presión. en todas direcciones.
El peso del fluido que esta por arriba de un punto en cuestión es proporcional a su densidad, la presión. a cualquier profundidad es también proporcional a la densidad del fluido. Esto puede visualisarse considerando una columna rectangular de agua cuyas dimensiones van desde la superficie hasta la profundidad h. El peso de la columna completa actúa sobre el área en el fondo de la columna .
Partiendo de la ecuación, podemos escribir el peso de la columna como:
W = DV = DAh
o bien, en términos de densidad,
P = Dh = pph
La presión del fluido en cualquier punto es directamente proporcional a la densidad del fluido y a la profundida.
