La Mecánica de Fluidos estudia el comportamiento de líquidos y gases tanto en reposo como en movimiento. Sus aplicaciones abarcan desde cañerías y presas hasta aviones, barcos y sistemas de circulación sanguínea.
La densidad relaciona la masa de un cuerpo con el volumen que ocupa.
ρ = m / V
| Magnitud | Símbolo | Unidad SI |
|---|---|---|
| Densidad | ρ | kg/m³ |
| Masa | m | kg |
| Volumen | V | m³ |
Un cuerpo posee una masa de 8 kg y un volumen de 2 m³.
ρ = 8 / 2 ρ = 4 kg/m³
La presión mide la fuerza aplicada sobre una determinada superficie.
P = F / A
| Magnitud | Unidad |
|---|---|
| Presión | Pascal (Pa) |
| Fuerza | Newton (N) |
| Área | m² |
P = 200 / 4 P = 50 Pa
Todo líquido ejerce presión debido a su peso. Cuanto mayor es la profundidad, mayor es la presión.
P = ρ · g · h
Agua (1000 kg/m³) a una profundidad de 5 m.
P = 1000 × 9,8 × 5 P = 49000 Pa
El principio de Pascal establece que la presión aplicada sobre un fluido incomprensible y en equilibrio se transmite íntegramente en todas las direcciones.
P₁ = P₂ F₁ / A₁ = F₂ / A₂
Todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado.
E = ρ · g · V
| Símbolo | Magnitud |
|---|---|
| E | Empuje |
| ρ | Densidad del fluido |
| g | Gravedad |
| V | Volumen desplazado |
Un objeto desplaza 0,02 m³ de agua.
E = 1000 × 9,8 × 0,02 E = 196 N
La flotación depende de la relación entre el peso del cuerpo y el empuje ejercido por el fluido.
| Situación | Resultado |
|---|---|
| E = Peso | El cuerpo flota en equilibrio. |
| E > Peso | El cuerpo asciende. |
| E < Peso | El cuerpo se hunde. |
Cuando un fluido es incompresible, el caudal permanece constante a lo largo del conducto.
A₁ · v₁ = A₂ · v₂
Si el diámetro de una tubería disminuye, la velocidad del fluido aumenta.
La ecuación de Bernoulli expresa la conservación de la energía en un fluido ideal.
P + ½ρv² + ρgh = constante
Estas son las fórmulas más importantes de Hidrostática e Hidrodinámica.
| Tema | Fórmula |
|---|---|
| Densidad | ρ = m / V |
| Presión | P = F / A |
| Presión hidrostática | P = ρ · g · h |
| Principio de Pascal | F₁/A₁ = F₂/A₂ |
| Empuje | E = ρ · g · V |
| Continuidad | A₁ · v₁ = A₂ · v₂ |
| Bernoulli | P + ½ρv² + ρgh = constante |
La Mecánica de Fluidos estudia el comportamiento de líquidos y gases tanto en reposo como en movimiento. Comprender conceptos como presión, empuje, densidad y conservación de la energía permite explicar fenómenos cotidianos y numerosas aplicaciones de la ingeniería, la medicina y la industria.
Flotan gracias al principio de Arquímedes.
El perfil de las alas aprovecha el principio de Bernoulli para generar sustentación.
Funcionan gracias a la presión y a la continuidad del flujo.
La circulación sanguínea se estudia mediante principios de la Mecánica de Fluidos.
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