mecanica de fluidos tema 1 mecanica de fluidos, Diapositivas de Mecánica de Fluidos

¡Descarga mecanica de fluidos tema 1 mecanica de fluidos y más Diapositivas en PDF de Mecánica de Fluidos solo en Docsity! Mecánica de Fluidos I Huánuco,abril del 2022 FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZÁN HUÁNUCO - PERÚ Grupo I Pre-requisitos: Responsable : CLASE S1: CICLO 2022-1 3204 Física II (1203) y Matemática IV (2203) CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú 1/70 Ingeniero Civil Reg. CIP 45773 Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú2/70 PRESENTATION OF THE SYLLABUS, SOCIALIZATION AND INDICATIONS OF METHODOLOGICAL GUIDELINES I. DATOS GENERALES S íl a b o Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú5/70 PRESENTATION OF THE SYLLABUS, SOCIALIZATION AND INDICATIONS OF METHODOLOGICAL GUIDELINES II. DESCRIPCIÓN Y JUSTIFICACIÓN DE LA ASIGNATURA S íl a b o Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú6/70 PRESENTATION OF THE SYLLABUS, SOCIALIZATION AND INDICATIONS OF METHODOLOGICAL GUIDELINES S íl a b o II. DESCRIPCIÓN Y JUSTIFICACIÓN DE LA ASIGNATURA III SUMILLA En la asignatura de Mecánica de Fluidos I, se imparten los conocimientos fundamentales y esenciales sobre las propiedades de los fluidos, principios básicos para el análisis de la estática, cinemática y dinámica de los fluidos, enfocados en su aplicación a problemas de ingeniería civil, incluyendo nociones básicas y aplicaciones de la dinámica de fluidos computacional. Abarca las tres técnicas básicas del análisis de flujos: análisis integral o de volumen de control, análisis diferencial, y análisis dimensional o de organización de información de estudios experimentales. 1. Naturaleza Por lo tanto, desarrollar la presente asignatura de Mecánica de Fluidos I, exige para su entendimiento y aplicación a nivel de educación superior en las especialidades de ciencias de la ingeniería proponer en términos generales un curso teórico–práctico, experimental y de mediciones cuantitativas, soportadas por las demás ciencias como la Física, Matemáticas, la Estadística y Probabilidades, complementada con Técnicas de Modelación. Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú7/70 PRESENTATION OF THE SYLLABUS, SOCIALIZATION AND INDICATIONS OF METHODOLOGICAL GUIDELINES S íl a b o II. DESCRIPCIÓN Y JUSTIFICACIÓN DE LA ASIGNATURA Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú10/70 PRESENTATION OF THE SYLLABUS, SOCIALIZATION AND INDICATIONS OF METHODOLOGICAL GUIDELINES S íl a b o III SUMILLA 2. Propósito Laboratorios Físicos Mecánica de Fluidos e Hidráulica FICA-UNHEVAL Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú11/70 PRESENTATION OF THE SYLLABUS, SOCIALIZATION AND INDICATIONS OF METHODOLOGICAL GUIDELINES S íl a b o III SUMILLA 2. Propósito Laboratorios Físicos Mecánica de Fluidos e Hidráulica FICA-UNHEVAL Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú12/70 PRESENTATION OF THE SYLLABUS, SOCIALIZATION AND INDICATIONS OF METHODOLOGICAL GUIDELINES S íl a b o III SUMILLA 2. Propósito Laboratorios Virtuales Simulador PHET: Fundado en el año 2002 por el ganador del premio Nobel Carl Wieman, el proyecto de Simulaciones Interactivas PhET de la University of Colorado Boulder crea simulaciones interactivas de matemática y ciencias de libre uso . Los sims de PhET están basados en una amplia investigación educativa y engancha a los estudiantes a través de un entorno intuitivo similar al juego, donde los estudiantes aprenden a través de la exploración y el descubrimiento. Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú15/70 PRESENTATION OF THE SYLLABUS, SOCIALIZATION AND INDICATIONS OF METHODOLOGICAL GUIDELINES S íl a b o III SUMILLA 2. Propósito Nuevas tendencias de enseñanza inmediatas Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú16/70 PRESENTATION OF THE SYLLABUS, SOCIALIZATION AND INDICATIONS OF METHODOLOGICAL GUIDELINES S íl a b o III SUMILLA Los temas principales a desarrollar en la presente asignatura de Hidrología General, comprende: ▪ INTRODUCCIÓN.- Definiciones, principios y propiedades. ▪ ESTÁTICA DE FLUIDOS.- Presiones, mediciones, fuerzas hidrostáticas sobre superficies sumergidas, flotación y estabilidad. ▪ INTRODUCCIÓN A LOS FLUIDOS EN MOVIMIENTO.- Ecuación de transporte de Reynolds, principio de conservación de la masa, ecuación de continuidad, segunda ley de newton y primera ley de la termodinámica. ▪ FLUJO POTENCIAL Y DEMÁS FORMULACIONES DIFERENCIALES E INTEGRALES.- Ecuaciones diferenciales de continuidad y cantidad de movimiento, ecuaciones de Euler, Navier Stockes y Bernoulli. ▪ ANÁLISIS DIMENSIONAL Y SIMILITUD HIDRÁULICA.- Parámetros y naturaleza adimensionales, el teorema Pi de Buckingham, variables de procesos en grupos adimensionales, significado físico de los parámetros adimensionales y similitud hidráulica. 3. Síntesis de los contenidos Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú17/70 PRESENTATION OF THE SYLLABUS, SOCIALIZATION AND INDICATIONS OF METHODOLOGICAL GUIDELINES S íl a b o 3. Síntesis de los contenidos Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú20/70 PRESENTATION OF THE SYLLABUS, SOCIALIZATION AND INDICATIONS OF METHODOLOGICAL GUIDELINES S íl a b o 3. Síntesis de los contenidos Se expondrá los aspectos fundamentales de los temas considerado en el sílabo de la asignatura, usando el aula virtual proporcionada por la Universidad Nacional Hermilio Valdizán – UNHEVAL para las áreas III y IV en el entorno Moodle y BigBlueButton o usando como alternativa Cisco Webex , manteniendo la dinámica del curso dictado en forma presencial en años anteriores, presentando un estudio equilibrado de secuencia lógica-racional, enfatizando conceptos de la física y las relaciones cuantitativas básicas. La teoría se complementará con problemas aplicativos desarrollado cada semana en hojas de cálculo Excel, usando de manera complementaria y opcional programas de solución de ecuaciones diferenciales (MatLab, Octave, Wxmaxima, etc.), teniendo como finalidad adquirir habilidades y conocimientos prácticos, sobre cada uno de los temas desarrollados, si se tiene en cuenta que la experiencia académica a través de los años ha demostrado que la implementación de procesos gráficos (2D, 3D) en la solución de problemas por el alumno guiado por su docente para el manejo de la incertidumbre en las mediciones (GUM), es muy útil y necesaria que complementa sus trabajos de investigación, lectura y recopilación de información metodológica como pruebas definitivas de verificación y calibración de resultados, así como estimar sus intervalos de confianza para una probabilidad definida. Enfoque general de desarrollo de la asignatura Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú21/70 PRESENTATION OF THE SYLLABUS, SOCIALIZATION AND INDICATIONS OF METHODOLOGICAL GUIDELINES S íl a b o IV CONTEXTUALIZACIÓN DE LA ASIGNATURA V COMPETENCIAS GENÉRICAS VI COMPETENCIAS ESPECÍFICA DE LA ASIGNATURA . Ver en el sílabo . Ver en el sílabo .Aplico los principios y técnicas básicas del cálculo vectorial para determinar el estado de esfuerzos, deformaciones y ecuaciones constitutivas de diferentes tipos de fluidos, para comprender su comportamiento cuando se encuentran sometidos a un sistema de fuerzas en equilibrio estático o dinámico contrastando y analizando los resultados teóricos con los obtenidos de forma experimental. VII CAPACIDADES ESPECÍFICAS Y RESULTADOS DEL DESEMPEÑO . Ver en el sílabo Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú22/70 PRESENTATION OF THE SYLLABUS, SOCIALIZATION AND INDICATIONS OF METHODOLOGICAL GUIDELINES S íl a b o VIII RUTA FORMATIVA IX METODOLOGÍA DE LA FORMACIÓN (EEE) X MATRIZ DE VALORACIÓN . Ver en el sílabo . Ver en el sílabo XII PLAN DE TRABAJO Y CRONOGRAMA . Ver en el sílabo . Ver en el sílabo XI CALIFICACIONES . Ver en el sílabo XIII COMPETENCIAS DEL DOCENTE . Ver en el sílabo Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú25/70 PRESENTATION OF THE SYLLABUS, SOCIALIZATION AND INDICATIONS OF METHODOLOGICAL GUIDELINES S íl a b o XIV. BIBLIOGRAFÍA Y RECURSOS: ESTUDIOS CONCLUIDOS DE MAESTRIA EN LA ESPECIALIDAD DE HIDRÁULICA EN LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA ( UNI ) –LIMA-PERÚ COMPETENCIAS Y ESPECIALIZACIÓN DEL DOCENTE Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú26/70 PRESENTATION OF THE SYLLABUS, SOCIALIZATION AND INDICATIONS OF METHODOLOGICAL GUIDELINES S íl a b o XIV. BIBLIOGRAFÍA Y RECURSOS: ASESOR ACADÉMICO INTERNACIONAL DE FOROS TEMÁTICOS DE ESPECIALIDAD COMPETENCIAS Y ESPECIALIZACIÓN DEL DOCENTE Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú27/70 PRESENTATION OF THE SYLLABUS, SOCIALIZATION AND INDICATIONS OF METHODOLOGICAL GUIDELINES S íl a b o XIV. BIBLIOGRAFÍA Y RECURSOS: EXPOSITOR EN CONGRESOS INTERNACIONALES Y PUBLICACIONES EN PLATAFORMAS DE DIVULGACIÓN DE TEMÁTICA ESPECIALIZADA DE ALCANCE MUNDIAL COMPETENCIAS Y ESPECIALIZACIÓN DEL DOCENTE Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú30/70 PRESENTATION OF THE SYLLABUS, SOCIALIZATION AND INDICATIONS OF METHODOLOGICAL GUIDELINES S íl a b o XIV. BIBLIOGRAFÍA Y RECURSOS: EXPOSITOR EN CONGRESOS NACIONALES ORGANIZADO POR UNIVERSIDADES TOP COMPETENCIAS Y ESPECIALIZACIÓN DEL DOCENTE Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú31/70 PRESENTATION OF THE SYLLABUS, SOCIALIZATION AND INDICATIONS OF METHODOLOGICAL GUIDELINES S íl a b o XIV. BIBLIOGRAFÍA Y RECURSOS: ACTUALIZACIÓN PERMANENTE EN TEMAS DE ESPECIALIDAD Y ENSEÑANZA TECNO-PEDAGÓGICA EN EDUCACIÓN SUPERIOR COMPETENCIAS Y ESPECIALIZACIÓN DEL DOCENTE Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú32/70 PRESENTATION OF THE SYLLABUS, SOCIALIZATION AND INDICATIONS OF METHODOLOGICAL GUIDELINES S íl a b o Simulador PHET: Fundado en el año 2002 por el ganador del premio Nobel Carl Wieman, el proyecto de Simulaciones Interactivas PhET de la University of Colorado Boulder crea simulaciones interactivas de matemática y ciencias de libre uso . Los sims de PhET están basados en una amplia investigación educativa y engancha a los estudiantes a través de un entorno intuitivo similar al juego, donde los estudiantes aprenden a través de la exploración y el descubrimiento. Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú35/70 U1: NOCIONES FUNDAMENTALES Y ESFUERZOS EN UN PUNTO In tr o d u c c ió n 1. La ciencia de la Mecánica de Fluidos • La Mecánica de los Fluidos trata de la determinación de las fuerzas que actúan sobre las partículas de un fluido y su respuesta a esas fuerzas. El patrón de flujo resultante depende no sólo de las fuerzas que actúan sobre las partículas sino también de las propiedades de éste y de las fronteras de su dominio. Los principios fundamentales que se aplican en la mecánica de fluidos son los de la conservación de la materia y de la energía, y las leyes de movimiento de Newton. Debemos aclarar que dentro del estudio de fluidos compresibles también se aplican algunas leyes de la Termodinámica Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú36/70 U1: NOCIONES FUNDAMENTALES Y ESFUERZOS EN UN PUNTO In tr o d u c c ió n 1. La ciencia de la Mecánica de Fluidos Fuente: Mecánica de Fluidos, Frank M. White Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú37/70 U1: NOCIONES FUNDAMENTALES Y ESFUERZOS EN UN PUNTO In tr o d u c c ió n 1. La ciencia de la Mecánica de Fluidos Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú40/70 U1: NOCIONES FUNDAMENTALES Y ESFUERZOS EN UN PUNTO In tr o d u c c ió n 1. La ciencia de la Mecánica de Fluidos Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú41/70 U1: NOCIONES FUNDAMENTALES Y ESFUERZOS EN UN PUNTO In tr o d u c c ió n 2. Resumen Histórico de la Mecánica de Fluidos Fuente: Emilio Rivera Chávez – Facultad Nacional de Ingeniería La Mecánica de fluidos tiene sus orígenes en la hidráulica, tanto en Mesopotamia como en Egipto alrededor del año 400 a.C. proliferaron las obras hidráulicas que aseguraban el regadío. Posteriormente, los imperios griegos, chino y especialmente, el romano se caracterizan por una gran profusión de obras hidráulicas. A lo largo de la historia, aparecen inventos e investigadores que aportan mejoras sustanciales en el campo que hoy se denomina Mecánica de fluidos. Al final de siglo XIX comienza la unificación entre hidráulicos e hidrodinámicos. La Mecánica de Fluidos moderna nace con Pascal, que en las primeras décadas del XX elaboró la síntesis entre la hidráulica práctica y la hidrodinámica teórica. Cinco matemáticos del siglo XVIII, Bernoulli, Clairaut, D’Alembert, Lagrange y Euler habían elaborado con el naciente cálculo diferencial e integral una síntesis hidrodinámica perfecta; pero no habían obtenido grandes resultados prácticos. Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú42/70 U1: NOCIONES FUNDAMENTALES Y ESFUERZOS EN UN PUNTO In tr o d u c c ió n Fuente: Emilio Rivera Chávez – Facultad Nacional de Ingeniería Por otra parte el técnico hidráulico fue desarrollando multitud de formulas empíricas y experiencias en la resolución de problemas que sus construcciones hidráulicas le presentaban, sin preocuparse de buscarles base teórica alguna. Excepcionalmente un científico, Reynolds, buscó y halló apoyo experimental a sus teorías, y un técnico, Froude, buscó basé física a sus experimentos; pero Prandtl hizo la síntesis de las investigaciones teóricas de los unos y las experiencias de los otros, por lo que se considera que la Mecánica de Fluidos Moderna nace con Prandtl, quién realizo estudios sobre las ondas de choque y demostró que determinan una instantánea modificación de las propiedades aerodinámicas de un cuerpo que se mueve en un fluido. Realizó trabajos de investigación sobre aerodinámica de los fluidos, hidrodinámica, dinámica atmosférica que son la base de la dinámica moderna de fluidos y han dado copiosos frutos en el campo de la técnica. En 1910 estudiando la turbulencia de los fluidos, dio a conocer la analogía enunciada antes por Reynolds entre los fenómenos de frotamiento y las transferencias de calor, estudio a fono el concepto de capa límite y las corrientes supersónicas planas irrotacionales, enunció la ley de las reparticiones de las velocidades en la capa límite turbulenta, en sus últimos años se intereso por la meteorología dinámica. Invento la sonda que lleva su nombre para medir la velocidad del aire. 2. Resumen Histórico de la Mecánica de Fluidos.. Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú45/70 U1: NOCIONES FUNDAMENTALES Y ESFUERZOS EN UN PUNTO In tr o d u c c ió n Fuente: Emilio Rivera Chávez – Facultad Nacional de Ingeniería 2. Resumen Histórico de la Mecánica de Fluidos… Ludwig Prandtl. http://es.wikipedia.org/wiki/ Ludwig_Prandtl ✓ Weisbach (1806-1871) Fórmula de resistencia en tuberías. ✓ Froude (1810-1879) Ley de semejanza de Froude. ✓ Navier (1785-1836) y Stokes (1819-1903) Ecuaciones diferenciales de Navier-Stokes del movimiento de los fluidos viscosos. ✓ Reynolds (1842-1912) Número de Reynolds; Distinción entre flujo laminar y turbulento. ✓ Rayleigh (1842-1919) Propuso la técnica del análisis dimensional. ✓ Joukowski (1847-1921) Estudios del golpe de ariete; perfiles aerodinámicos de Joukowski. ✓ Prandtl (1875-1953) Teoría de la capa límite. Fundador de la moderna mecánica de fluidos. Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú46/70 U1: NOCIONES FUNDAMENTALES Y ESFUERZOS EN UN PUNTO In tr o d u c c ió n Fuente: Emilio Rivera Chávez – Facultad Nacional de Ingeniería 3. Definición de Fluido La materia fundamentalmente se presenta en dos estados: Forma y volumen definido ▪ La materia existe en dos estados, el sólido y el fluido, que a su vez se divide en líquido y gaseoso. Aunque la distinción entre estos estados no está perfectamente definida, podría caracterizarse a los sólidos por su rigidez, su forma determinada, o volumen y superficie envolvente definidas, y que al cesar una fuerza que la está deformando, tiende a retornar su forma y dimensiones originales. Se puede agregar que posee una estructura cristalina . • Un líquido, difiere del sólido en que carece de rigidez y que al desaparecer una fuerza externa que la distorsione no tiende a tomar su forma original y aunque si bien tiene un volumen determinado, no tiene una forma definida. Una manifestación de la falta de rigidez es el hecho que bajo el efecto de fuerzas no balanceadas, fluyen. No poseen estructura cristalina. • Un gas, es diferente de los sólidos y líquidos en tanto no tiene ni rigidez ni un volumen definido • Casi todas las cosas que existen en este planeta o son un luido o se mueven inmersas o cerca de un fluido (Frank. M. White) Fuente: Mecánica de Fluidos :Francisco Coronado del Aguila UNI-Lima-Perú Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú47/70 U1: NOCIONES FUNDAMENTALES Y ESFUERZOS EN UN PUNTO In tr o d u c c ió n 3. Definición de Fluido Distinción entre líquidos y gases: Forma y volumen definido • La distinción entre líquidos y gases puede establecerse en la distancia promedio entre las moléculas que las conforman. En líquidos alcanza un orden de 10-10 m y mucho mayor espaciamiento para el caso de los gases, los que presentarán fuerzas intermoleculares más débiles que en los líquidos, en la compresibilidad, desde que los gases pueden comprimirse mucho más fácilmente que los líquidos y de consecuencia, todo movimiento con apreciable variación en presión estará acompañado de cambios mucho más grandes en el volumen específico. • Debe remarcarse que las propiedades de estos diferentes estados de la materia quedan determinadas por su estructura molecular, la naturales de las fuerzas entre moléculas y la temperatura. Fuente: Mecánica de Fluidos :Francisco Coronado del Aguila UNI-Lima-Perú Fuerzas de atracción y repulsión de origen cuántico: • A distancias “l “ entre los centros de moléculas de tipo simple, del orden de 10-10 m, existen fuerzas de atracción o repulsión de origen cuántico de acuerdo con las posibilidades de intercambio de electrones periféricos. Cuando se producen intercambios existe unión química y la fuerza es de atracción y de no producirse intercambios, la fuerza es de repulsión. A distancias del orden de 10-9 a 10-8 m, existe una atracción débil para moléculas no ionizadas como es el caso a temperaturas normales. • La figura 1, (1), muestra la fuerza típica ejercida por una molécula simple sobre una segunda molécula en función a la distancia “l “ entre centro, y en la que se representa una separación de “l o” del orden de 3 a 4 X 10-10 m, para una posición estable entre moléculas. A temperaturas y presiones normales, es espaciamiento promedio entre moléculas para sólidos y líquidos es del orden de “l o” y para gases mucho mayor. Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú50/70 U1: NOCIONES FUNDAMENTALES Y ESFUERZOS EN UN PUNTO In tr o d u c c ió n Fuente: Mecánica de Fluidos, Frank M. White 3. Definición de Fluido… Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú51/70 U1: NOCIONES FUNDAMENTALES Y ESFUERZOS EN UN PUNTO In tr o d u c c ió n Fuente: Emilio Rivera Chávez – Facultad Nacional de Ingeniería Consideremos un fluido entre dos placas paralelas, qué se sujetó a una tensión cortante debido al movimiento de la placa superior. Condición de no deslizamiento: No existe movimiento relativo entre el fluido y el entorno, la cara del fluido en contacto con la placa inferior es estacionario y el fluido en contacto con la placa superior se mueve con velocidad U. 3. Definición de Fluido… Elemento de fluido u =U u = 0 t =t   Deformación angular Figura .- El fluido entre la dos placas sufre un deformaciónƟ debido a la tensión ꞇ “Un fluido no ofrece resistencia a la deformación por esfuerzo constante” Esta es la característica que distingue esencialmente un fluido de un sólido Video de visualización obligatoria para apoyar su comprensión a la temática de ésta ítem académico. Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú52/70 U1: NOCIONES FUNDAMENTALES Y ESFUERZOS EN UN PUNTO In tr o d u c c ió n 3. Definición de Fluido… Fuente: Mecánica de Fluidos, Frank M. White Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú55/70 U1: NOCIONES FUNDAMENTALES Y ESFUERZOS EN UN PUNTO In tr o d u c c ió n 4. El fluido como medio continuo • Si el Número de Knudsen que es la relación entre las trayectoria media libre de una molécula, o distancia promedio recorrida por las moléculas entre colisiones como producto de su movimiento al azar, y una cantidad física significativa con dimensiones lineales de campo de flujo, es muy pequeño, se habla de flujo continuo y se puede tratar al fluido como un continuum. Así, el aire en la alta atmósfera, que es poco densa y por lo tanto tiene una trayectoria media libre de molécula grande, no puede ser tratada como un continuum aún con objetos grandes si se mueven a gran velocidad • La simplificación obtenida con este concepto es tal que en lugar de tratar con estados instantáneos de innumerables moléculas se trabaja con propiedades macroscópicas describiendo el comportamiento • Como nuestro interés principal no es el movimiento individual de las moléculas sino el comportamiento general del fluido en un volumen determinado, y considerando que las propiedades de la partícula fluida se hace extensiva a la masa fluida podemos considerar que el fluido es una material continuo de moléculas a través de sus fronteras, cuyas propiedades pueden determinarse a partir del promedio estadístico de las partículas en el volumen, esto es, como una representación macroscópica. Fuente: Mecánica de Fluidos :Francisco Coronado del Aguila - Introducción a la Mecánica de Fluidos :Jorge Hernández Arellano UNI-Lima-Perú El concepto del continuo Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú56/70 U1: NOCIONES FUNDAMENTALES Y ESFUERZOS EN UN PUNTO In tr o d u c c ió n Fuente: Frank. M. White. “Mecánica de Fluidos”. Pag. 6. McGrawHill-5Edición 4. El fluido como medio continuo Figura.- Definición de la densidad del fluido como medio continuo: (a) volumen elemental en una región fluida de densidad variable; (b) densidad calculada en función del tamaño del volumen elemental Video de visualización obligatoria para apoyar su comprensión a la temática de ésta ítem académico. Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú57/70 U1: NOCIONES FUNDAMENTALES Y ESFUERZOS EN UN PUNTO In tr o d u c c ió n Fuente: Mecánica de Fluidos, Frank M. White 4. El fluido como medio continuo Video de visualización obligatoria para apoyar su comprensión a la temática de ésta ítem académico. Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú60/70 U1: NOCIONES FUNDAMENTALES Y ESFUERZOS EN UN PUNTO In tr o d u c c ió n Fuente: UNIVERSITAT POLITÉCNICA DE CATALUNYA - BarcelonaTech 4. El fluido como medio continuo Perspectiva general de los campos de la Mecánica: Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú61/70 U1: NOCIONES FUNDAMENTALES Y ESFUERZOS EN UN PUNTO In tr o d u c c ió n Fuente: Mecánica de medios continuos para ingenieros. Oliver Olivella X. , Saracíbar Bosch C.A –Edic. UPC. Barcelona 4. El fluido como medio continuo Ecuaciones del movimiento: Se entiende por Medio Continuo un conjunto infinito de partículas (que forman parte, por ejemplo, de un sólido, de un fluido o de un gas) que va a ser estudiado macroscópicamente es decir, sin considerar las posibles discontinuidades existentes en el nivel microscópico (nivel atómico o molecular). En consecuencia, se admite que no hay discontinuidades entre las partículas y que la descripción matemática de este medio y de sus propiedades se puede realizar mediante funciones continuas. Definición de medio continuo: La descripción más elemental del movimiento del Medio Continuo puede llevarse a cabo mediante funciones matemáticas que describan la posición de cada partícula a lo largo del tiempo. En general, se requiere que éstas funciones y sus derivadas sean continuas. Se supone que el medio continuo está formado por infinitas partículas (puntos materiales) que ocupan diferentes posiciones del espacio físico durante su movimiento a lo largo del tiempo (Ver figura). Se define como configuración del medio continuo en el instante t, que se denota por Ωt, el lugar geométrico de las posiciones que ocupan en el espacio los puntos materiales (partículas) del medio continuo en dicho instante. Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú62/70 U1: NOCIONES FUNDAMENTALES Y ESFUERZOS EN UN PUNTO In tr o d u c c ió n Fuente: Mecánica de medios continuos para ingenieros. Oliver Olivella X. , Saracíbar Bosch C.A –Edic. UPC. Barcelona 4. El fluido como medio continuo Trayectoria de una partículaConfiguraciones del medio continuo Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú65/70 U1: NOCIONES FUNDAMENTALES Y ESFUERZOS EN UN PUNTO In tr o d u c c ió n Ejemplos aplicativos: Movimiento en un mediocontinuo: Trabajo Semanal Escalonado Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú Cuestionario Semana N° 01: TEMÁTICA: Nociones Fundamentales de la Mecánica de Fluidos - La ciencia de la Mecánica de Fluidos - El Fluido como medio continuo C u e s ti o n a ri o T S E 66/70 Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I Trabajo Semanal Escalonado Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO – C. M Sc. en Ingeniería Hidráulica – UNI – Lima - Perú Técnicas de resolución de problemas Se recomienda a los estudiantes usar la secuencia estratégica de pasos en la resolución de problemas en la asignatura, propuesta por Frank M. White en su libro de Mecánica de Fluidos (Sección 1.13) - 5ta Edición en Español – McGraw-Hill/Interamericana de España, S.A.U. C u e s ti o n a ri o T S E 67/70 Asignatura: MECÁNICA DE FLUIDOS I