ntizar Fluidos
Presión
- Definición: P = F⃗ / A⃗ (Pa = N/m²)
- Presión atmosférica: P_atm = 101 325 Pa = 1 atm = 760 mmHg = 1,013 bar
- Presión manométrica: P_man = P_abs - P_atm
- Presión absoluta: P_abs = P_atm + P_man
- 1 bar = 10⁵ Pa
- 1 atm = 101 325 Pa = 760 Torr
Hidrostática
- Presión a profundidad h: P = P₀ + ρgh
- P₀ = presión en la superficie
- ρ = densidad del fluido (kg/m³)
- g = 9,81 m/s²
- La presión depende SOLO de la profundidad, no de la forma del recipiente
Principio de Pascal
- Un cambio de presión en un fluido encerrado se transmite íntegramente a todos los puntos
- F₁/A₁ = F₂/A₂ (prensa hidráulica)
Principio de Stevin
- La diferencia de presión entre dos puntos de un fluido en reposo: ΔP = ρg·Δh
Empuje (Arquímedes)
- E = ρ_fluido · V_sumergido · g
- Empuje hacia arriba = peso del fluido desalojado
- Flota si: E ≥ P (peso del cuerpo)
- Se hunde si: E < P
- Fracción sumergida: V_sub/V_total = ρ_cuerpo/ρ_fluido
Dinámica de fluidos
Caudal
- Q = A·v (m³/s)
- A = área de la sección, v = velocidad media
- Ecuación de continuidad: A₁v₁ = A₂v₂ (fluido incompresible)
Ecuación de Bernoulli
- P + ½ρv² + ρgh = constante (a lo largo de una línea de corriente)
- P = presión estática
- ½ρv² = presión dinámica
- ρgh = presión hidrostática
Teorema de Torricelli
- v = √(2gh) (velocidad de salida por un orificio a profundidad h)
Viscosidad
- Ley de Poiseuille (tubo cilíndrico): Q = π·ΔP·r⁴ / (8ηL) η = viscosidad (Pa·s)
- Fluidos newtonianos: η es constante
- Fluidos no newtonianos: η depende de la velocidad de deformación
Tensión superficial
- γ = F/L (N/m)
- Fuerza que actúa paralela a la superficie
- Explica la capilaridad, formación de gotas, insectos sobre el agua
Gases
Leyes de los gases ideales
- PV = nRT
- R = 8,314 J/(mol·K)
- n = moles, T = temperatura absoluta (K)
Leyes derivadas
- Boyle: P₁V₁ = P₂V₂ (T constante)
- Charles: V₁/T₁ = V₂/T₂ (P constante)
- Gay-Lussac: P₁/T₁ = P₂/T₂ (V constante)
Errores comunes / Pitfalls
- Presión: SIEMPRE usar Pa (N/m²) en cálculos. No usar atm o bar directamente
- Empuje: usar la densidad del FLUIDO, no del cuerpo
- Bernoulli: solo aplica a fluidos ideales (incompresibles, no viscosos, flujo estacionario)
- Temperatura en gases: SIEMPRE en Kelvin. T(K) = T(°C) + 273,15
- Caudal: Q = A·v, verificar que A esté en m² y v en m/s
- Hidrostática: la presión depende de la profundidad, NO de la forma del recipiente (paradoja hidrostática)
Verificación
- Dimensiones: [P] = M/(L·T²), [Q] = L³/T
- Bernoulli: todos los términos tienen unidades de presión (Pa)
- Empuje: ρ_fluido·V·g → (kg/m³)(m³)(m/s²) = kg·m/s² = N ✓
- Gases: T en Kelvin, P en Pa, V en m³
- Continuidad: si A se reduce, v aumenta