Propiedades físicas de los fluidos en mecánica de fluidos.

La mecánica de fluidos es una rama de la física que estudia el comportamiento de los fluidos, es decir, líquidos y gases, en reposo o en movimiento. Comprender las propiedades físicas de los fluidos es fundamental para comprender su comportamiento y aplicar estos conocimientos en diversas áreas de la ingeniería, como la aerodinámica, la hidráulica y la ingeniería biomédica. En este artículo exploraremos las propiedades físicas de los fluidos en la mecánica de fluidos, qué las define y cómo influyen en el comportamiento de los mismos. ¡Sigue leyendo para adentrarte en el fascinante mundo de los fluidos y sus propiedades físicas!

Hemos discutido las propiedades mecánicas de los materiales de ingeniería en los artículos anteriores. Los fluidos (líquidos y gases) también son una parte muy importante de la tecnología. La rama de la ciencia se ocupa de la dinámica y mecánica de los fluidos. Mecánica de fluidos. Comprendamos alguna terminología importante antes de comprender las propiedades de los fluidos en mecánica de fluidos.


  • El estudio de los líquidos inactivos se llama estática líquida.
  • El estudio de fluidos en movimiento que no tienen en cuenta las fuerzas de presión se llama Cinemática de fluidos.
  • La rama de la ciencia es el estudio de los fluidos en movimiento, teniendo en cuenta también las fuerzas de presión de los fluidos en movimiento. Dinámica de fluidos.

Propiedades de los líquidos

En general, las propiedades físicas de los líquidos son la densidad, la viscosidad y la tensión superficial, entre otras propiedades de los líquidos. Analicemos las propiedades importantes de los líquidos como la densidad, la viscosidad y la tensión superficial.

Propiedades físicas de los fluidos en mecánica de fluidos.Propiedades físicas de los fluidos en mecánica de fluidos.

Densidad o densidad de masa

La densidad o masa de un líquido se define como la relación entre la masa de un líquido y su volumen. Por tanto, la masa por unidad de volumen de un líquido se llama densidad.


Se denota con el símbolo ρ (rho).

La unidad de densidad de masa del SI es kg por metro cúbico (kg/m).3).

La densidad de los líquidos se puede considerar constante, mientras que la densidad de los gases cambia con el cambio de presión y temperatura.

Matemáticamente, la densidad de masa se escribe como ρ = masa de líquido ÷ volumen de líquido

¿CÓMO CALCULAR EL TRABAJO FÍSICO?

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El valor de la densidad del agua es gm/cm.3 o 1000 kg/m3


Gravedad específica o densidad de peso.

La gravedad específica o densidad de peso de un líquido es la relación entre el peso de un líquido y su volumen.

Por lo tanto, el peso por unidad de volumen de un líquido se llama densidad de peso y se denota con el símbolo w.

Así que matemáticamente hablando
w = peso de líquido ÷ volumen de líquido
w = (masa líquida × aceleración distinta de la gravedad) ÷ Volumen de liquido
w = (masa líquida ÷ volumen líquido) × g
w = ρ×g

La unidad SI para la densidad de gravedad específica es Newton/m3

El valor de la densidad de gravedad específica (w) para el agua es 9,811000 Newton/m3 en unidades del SI.

Volumen específico

El volumen específico de un líquido se define como el volumen de líquido ocupado por una unidad de masa o como el volumen por unidad de masa del líquido y se denomina volumen específico.


Matemáticamente se expresa de la siguiente manera

Volumen específico = volumen de líquido ÷ masa de líquido

La expresión anterior se puede escribir como = 1 / (masa líquida ÷ volumen líquido)

Volumen específico = 1/ρ

Por tanto, el volumen específico es el recíproco de la densidad de masa.

La unidad SI para volumen específico es m3/kg.

El volumen específico se suele utilizar para los gases.

peso específico

La gravedad específica se define como la relación entre la densidad de peso (o densidad) de un líquido y la densidad de peso (o densidad) de un líquido estándar.


Para los líquidos, el líquido estándar es el agua y para los gases, el líquido estándar es el aire.

La gravedad específica también se llama densidad relativa.

Es una cantidad adimensional y se denota con el símbolo S.

Matemáticamente,

S (para líquidos) = densidad de peso (densidad) del líquido ÷ densidad de peso (densidad) del agua

S (para gases) = densidad de peso (densidad) del gas ÷ densidad de peso (densidad) del aire

Por tanto, la densidad de peso de un líquido es = S × densidad de peso del agua = S × 1000 × 9,81 N/m3

La densidad de un líquido = S × densidad del agua = S × 1000 kg/m3.

Si se conoce la gravedad específica de un líquido, la densidad del líquido es igual a la gravedad específica del líquido multiplicada por la densidad del agua. Por ejemplo, la gravedad específica del mercurio es 13,6, por lo tanto la densidad del mercurio es =13,6 × 1000 = 13600 kg/m3

¿Cómo se calcula la gravedad específica, la densidad y la gravedad específica de un líquido?

Problema de ejemplo 1
Calcule la gravedad específica, la densidad y la gravedad específica de un líquido que pesa 7 N.

Respuesta:

Volumen =1 litro =1/1000 m3

(i) Gravedad específica (w) = peso ÷ volumen = 7N ÷ [1/1000]METRO3 = 7000 N/m3.

(ii) Densidad (ρ) = peso/g = 7000 ÷ 9,81 kg/m3 = 731,5 kg/m3 .

(iii) Gravedad específica = Densidad del líquido / Densidad del agua = 731,5 / 1000 = 0,731,5.

Problema de ejemplo 2
Calcular la densidad, gravedad específica y peso de un litro con gravedad específica = 0,7

Respuesta:

Datos dados: Volumen = 1 litro = 1×1000 cm3 = 1000 cm3 = 0,001m3

Gravedad específica S = 0,7

(i) Densidad (ρ) = S × Densidad del agua = S ×1000 kg/m3 = 0,7 × 1000 = 700 kg/m3 .

(ii) Gravedad específica (w) = ρ×g = 700×9,81 N/m3 = 6867 N/m3 .

(iii) Peso (W) = Gravedad específica (w) × Volumen de líquido
Ancho = 6867 × 0,001 = 6,867 Norte

viscosidad

La viscosidad es la propiedad de un líquido que resiste el movimiento de una capa de líquido sobre otra capa de líquido adyacente.


Cuando hay dos capas de líquido, hay un hueco. dy separados, por ejemplo moviéndose unos sobre otros a diferentes velocidades tu Y tu + Como se muestra en la figura siguiente, la viscosidad junto con la velocidad relativa hacen que la tensión cortante actúe entre las capas de fluido.

Propiedades físicas de los fluidos en mecánica de fluidos.
Fluctuación de velocidad Cerca de un límite fijo

La capa superior causa tensión cortante en la capa inferior adyacente, mientras que la capa inferior causa tensión adicional en la capa superior adyacente.

Este esfuerzo cortante es proporcional a la tasa de cambio de velocidad con respecto a j. Se identifica con un símbolo llamado Tau.

Matemáticamente,

Propiedades físicas de los fluidos en mecánica de fluidos.

Propiedades físicas de los fluidos en mecánica de fluidos.

Aquí µ ​​(llamado mu) es la constante de proporcionalidad y se llama coeficiente de viscosidad dinámica o simplemente viscosidad.

tu/muerte representa la tasa de deformación por corte o la tasa de deformación por corte o el gradiente de velocidad.

Propiedades físicas de los fluidos en mecánica de fluidos.

Por lo tanto, la viscosidad también se define como el corte requerido para producir una tasa unitaria de deformación cortante.

Las unidades de viscosidad se obtienen ingresando las dimensiones de las cantidades en la ecuación anterior.

µ = esfuerzo cortante/cambio de velocidad/cambio de distancia

µ = fuerza × tiempo ÷ (longitud)2

En el sistema MKS, la fuerza está representada por kgf y la longitud por metros (m).
En el sistema CGS, la fuerza está representada por dinas y la longitud por cm.
En el sistema SI, la fuerza está representada por Newton (N) y la longitud por metro (m).

Unidad de viscosidad MKS = kgf-seg/m2

Unidad de viscosidad CGS = Dyn-seg./cm2

En la expresión anterior N/m2 También se le conoce como Pascal y está representado por Pa.

Por lo tanto N/m2 = Pa = Pascal

Unidad SI de viscosidad = Ns/m2 = Pasar.

Unidad SI de viscosidad = Newton-seg/m2 = Ns/m2

La unidad de viscosidad en CGS también se llama equilibrio y corresponde a dinas-segundos/cm.2

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Tensión superficial

La tensión superficial es la fuerza de tracción que actúa sobre la superficie de un líquido en contacto con un gas o gas.
en la superficie entre dos líquidos inmiscibles, de modo que la superficie de contacto se comporta como una membrana
subtensión.

La magnitud de esta fuerza por unidad de longitud de superficie libre tiene el mismo valor que la energía superficial por unidad de área.

Se denota con la letra griega σ (llamada sigma).

En unidades MKS se expresa en kgf/m
En unidades del SI como N/m

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Diploma

Hemos discutido las propiedades de los líquidos para una comprensión básica. En los próximos artículos analizaremos en detalle la viscosidad y la tensión superficial. Háganos saber lo que piensa sobre este artículo en la sección de comentarios a continuación.

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Propiedades de los Fluidos en la Mecánica de Fluidos

En los artículos anteriores, hemos discutido las propiedades mecánicas de los materiales de ingeniería. Los fluidos (líquidos y gases) son también una parte muy importante de la ingeniería. La rama de la ciencia que se ocupa de la dinámica y mecánica de los fluidos se llama Mecánica de Fluidos. Antes de comprender las propiedades de los fluidos en la mecánica de fluidos, entendamos algunos términos importantes.

Mecánica de Fluidos: Conceptos fundamentales

– La estudio de los fluidos en reposo se llama Estática de Fluidos.
– La estudio de los fluidos en movimiento donde las fuerzas de presión no se consideran se llama Cinemática de Fluidos.
– La estudio de los fluidos en movimiento donde las fuerzas de presión también se consideran se llama Dinámica de Fluidos.

Propiedades de los Fluidos

En general, las propiedades físicas de los fluidos son la densidad, la viscosidad y la tensión superficial, entre otras propiedades. Discutamos las propiedades importantes de los fluidos junto con la densidad, la viscosidad y la tensión superficial.

  1. Densidad o Densidad de masa: La densidad o masa de un fluido se define como la masa de un fluido dividida por su volumen. Por lo tanto, la masa por unidad de volumen de un fluido se llama densidad. Se denota con el símbolo ρ (rho). La unidad SI de densidad de masa es kilogramo por metro cúbico (kg/m3). La densidad de los líquidos se puede considerar constante, mientras que los gases cambian con la variación de presión y temperatura.
  2. Peso Específico o Densidad de Peso: El peso específico o densidad de peso de un fluido es la relación entre el peso de un fluido y su volumen. Por lo tanto, el peso por unidad de volumen de un fluido se llama densidad de peso, y se denota con el símbolo w. Matemáticamente, w = (Masa del fluido × Aceleración debido a la gravedad) ÷ Volumen del fluido = ρ × g. La unidad SI para la densidad de peso específico es Newton / metro cúbico (N/m3). El valor de la densidad de peso específico (w) para el agua es 9.811000 Newton / metro cúbico en unidades SI.
  3. Volumen Específico: El volumen específico de un fluido se define como el volumen ocupado por un unidad de masa o volumen por unidad de masa de un fluido llamado volumen específico. Matemáticamente, se expresa de la siguiente manera: Volumen específico = Volumen del fluido ÷ Masa del fluido. La unidad SI de volumen específico es metro cúbico por kilogramo (m3/kg). El volumen específico es comúnmente aplicado a los gases.
  4. Gravedad Específica: La gravedad específica se define como la relación de la densidad (o densidad de peso) de un fluido a la densidad (o densidad de peso) de un fluido estándar. Para líquidos, el fluido estándar es agua y para los gases, el fluido estándar es aire. La gravedad específica también se denomina densidad relativa y es una cantidad adimensional y se denota con el símbolo S. Matemáticamente, S (para líquidos) = Densidad de líquido ÷ Densidad de agua, S (para gases) = Densidad de gas ÷ Densidad de aire.
  5. Viscosidad: La viscosidad se define como la propiedad de un fluido que ofrece resistencia al movimiento de una capa de fluido sobre otra capa adyacente. La viscosidad se denota con el símbolo µ (mu) y se conoce como coeficiente de viscosidad o simplemente viscosidad. La unidad de viscosidad en el sistema MKS es kgf-seg/m2 y en el sistema CGS es dyne-seg/cm2. En el sistema SI, la unidad de viscosidad es Ns/m2 o Pas.
  6. Tensión Superficial: La tensión superficial se define como la fuerza de tracción que actúa en la superficie de un líquido en contacto con un gas o entre dos líquidos inmiscibles, de modo que la superficie de contacto se comporta como una membrana bajo tensión.

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Preguntas frecuentes

¿Cómo calcular la densidad, el peso específico y la gravedad específica de un líquido?

Un ejemplo de problema para calcular la densidad, el peso específico y la gravedad específica de un líquido sería el siguiente:

Calcular la densidad, el peso específico y la gravedad específica de un líquido que pesa 7N.

Respuesta:
– Volumen = 1 litro = 1/1000 m3
– Peso específico (w) = Peso ÷ volumen = 7N ÷ [1/1000]m3 = 7000 N/m3
– Densidad (ρ) = w / g = 7000 ÷ 9.81 kg/m3 = 731.5 kg /m3
– Gravedad específica = densidad del líquido / densidad del agua = 731.5 / 1000 = 0.7315

¿Cómo calcular la densidad, el peso específico y el peso de un litro de líquido con una gravedad específica de 0.7?

Un ejemplo de problema para calcular la densidad, el peso específico y el peso de un litro de líquido con una gravedad específica de 0.7 sería el siguiente:

Calcular la densidad, el peso específico y el peso de un litro de líquido con una gravedad específica de 0.7.

Respuesta:
– Volumen = 1 litro = 1×1000 cm3 = 1000 cm3 = 0.001 m3
– Gravedad específica S = 0.7
– Densidad (ρ) = S × Densidad del agua = S × 1000 kg/m3 = 0.7 × 1000 = 700 kg/ m3
– Peso específico (w) = ρ × g = 700 × 9.81 N/m3 = 6867 N/m3
– Peso (W) = Peso específico (w) × Volumen del líquido = 6867 × 0.001 = 6.867 N

Conclusion

Hemos discutido las propiedades de los fluidos para comprenderlos de manera básica. En los próximos artículos, discutiremos la viscosidad y la tensión superficial de manera más detallada. Comparte tus opiniones sobre este artículo en la sección de comentarios a continuación.

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