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Demostración de la ecuación de conservación de masa, Apuntes de Física

La demostración matemática de la ecuación de conservación de masa en fluídos incomprensibles, donde se establece que el caudal de masa a través de una superficie controlada es igual a la disminución de masa en el volumen controlado. Se considera un flujo simple de un fluido que penetra en un dispositivo a través de una tubería y se abandona a través de otra. Se obtiene la ecuación (*) y se utiliza un convenio de signos para representar vectorialmente las superficies, lo que resulta en la igualdad de los volúmenes de desplazamiento de fluido en las entradas y salidas. Al integrar se obtiene que el caudal q es igual en ambas entradas y salidas.

Tipo: Apuntes

2019/2020

Subido el 30/09/2020

john-lopez-8
john-lopez-8 🇨🇴

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A 2
V2
2
A 1
V
11
DEMOSTRACION ECUACION DE CONTINUIDAD
En su forma integral, la ecuacion que nos define que el caudal en masa a través de la su-
perficie de control (S.C) es igual a la disminución, por unidad de tiempo, de la masa que ocupa el
volumen de control (V.C)
r r 
Ò

VdA  T dv 0
s.c V .C
Para un flujo permanente:
Figura 1.1.1: Graficado en: CorelDRAW X8
Como el volumen de control tiene forma fija. El segundo miembro de la integral triple se
anula. por lo cual podemos establecer:
ρ
˙
V
d
˙
A
=
0
s.c
en el caso que sea el mismo liquido, la ρ es constante:
˙
V
d
˙
A
=
0
.
(
)
s.c
para cualquier fluido incomprensible, la conservación de la masa queda reducida a la conservación
del volumen.
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A 2

V

2

A 1

V

1

1

DEMOSTRACION ECUACION DE CONTINUIDAD

En su forma integral, la ecuacion que nos define que el caudal en masa a través de la su-

perficie de control (S.C) es igual a la disminución, por unidad de tiempo, de la masa que ocupa el

volumen de control (V.C)

r r

Ò VdA 

 T

dv  0

s****. c V****. C

Para un flujo permanente:

Figura 1.1.1: Graficado en: CorelDRAW X

Como el volumen de control tiene forma fija. El segundo miembro de la integral triple se

anula. por lo cual podemos establecer:

Ⓧ ρ

V d

A = 0

s.c

en el caso que sea el mismo liquido, la ρ es constante:

V d

A = 0. ( ∗ )

s.c

para cualquier fluido incomprensible, la conservación de la masa queda reducida a la conservación

del volumen.

r,V,A

2 2 2

Superficie de control (S.C)

Volumen de control (V.C)

Consideremos, como por ejemplo , una situacion muy simple, en la que el fluido penetra

en cierto dispositivo por una tuberia y lo abandona por otra, tal como aparece esquemáticamente.

r,V,A 1 1 1

Figura 1.1.2: Fuente CorelDRAW X

Utilizando la ecuación (*) Obtenemos.

Ò

VdA 

VdA 

VdA

s. c A 1 A 2

al expresar un convenio de signos para reprecentar vectorialmente las superficies:

Ò

VdA  

VdA 

VdA

s. c A 1 A 2

tonces

pero al suponer un flujo unidimensional en la entrada y salida ρ, yA serán constantes. En-

VdA 

VdA  0