Hidrodinámico : estudia la dinámica de los fluidos incompresibles.

resumen

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  • 1 Definición
  • 2 características
  • 3 expresiones matemáticas
  • 4 Fuente

Definición

Etimológicamente, la hidrodinámica es la dinámica del agua, ya que el prefijo griego “hidro-” significa “agua”. Aun así, también incluye el estudio de la dinámica de otros líquidos. Para ello se tienen en cuenta la velocidad, presión, caudal y caudal del fluido, entre otros.

caracteristicas

Para el estudio de la hidrodinámica, normalmente se consideran tres enfoques importantes:

  • Que el fluido es un líquido incompresible, es decir que su densidad no varía con el cambio de presión, a diferencia de lo que ocurre con los gases.
  • La pérdida de energía por viscosidad se considera insignificante, ya que se supone que un líquido es óptimo para fluir y esta pérdida es mucho menor en comparación con la inercia de su movimiento.
  • Se supone que el flujo de líquidos está en un régimen estable o estacionario, es decir, la velocidad del líquido en un punto es independiente del tiempo.

La hidrodinámica tiene muchas aplicaciones industriales, como el diseño de canales, la construcción de puertos y presas, la construcción naval, turbinas, etc.

Expresiones matematicas

El gasto o caudal es una de las principales variables en el estudio de la hidrodinámica. Se define como el volumen de líquido V que circula por unidad de tiempo Δt. Sus unidades en el Sistema Internacional son m3 / sy su expresión matemática:

G = frac { Delta {V}} { Delta {t}}

Esta fórmula nos permite conocer la cantidad de líquido que pasa por un conducto en un determinado intervalo de tiempo o determinar el tiempo que tardará en pasar una determinada cantidad de líquido.

El principio de Bernoulli es una consecuencia de la conservación de la energía en los líquidos en movimiento. Establece que en un líquido incompresible y no viscoso, la suma de la presión hidrostática, la energía cinética por unidad de volumen y la energía potencial gravitacional por unidad de volumen, es constante en todo el circuito. Es decir, esta cantidad toma el mismo valor en cualquier par de puntos del circuito. Su expresión matemática es:

P_1 + rho g h_1 + frac {1} {2} rho v_1 ^ 2 = P_2 + rho g h_2 + frac {1} {2} rho v_2 ^ 2

donde P es la presión hidrostática, ρ la densidad, g la aceleración debida a la gravedad, h la altura del punto y v la velocidad del fluido en este punto. Los índices 1 y 2 se refieren a los dos puntos del circuito.

La otra ecuación que encuentran los fluidos no compresibles es la ecuación de continuidad, que establece que el caudal es constante en todo el circuito hidráulico:

G = A1v1 = A2v2

donde A es el área de la sección del conducto por la que circula el fluido yv su velocidad media.

En el caso de fluidos compresibles, donde la ecuación de Bernouilli no es válida, se debe utilizar la formulación más completa de Navier y Stokes. Estas ecuaciones son la expresión matemática de la conservación de la masa y el momento. Para los fluidos compresibles pero no viscosos, también llamados fluidos coloidales, se reducen a las ecuaciones de Euler.

Daniel Bernoulli fue un matemático que estudió dinámica.

La hidrodinámica o los fluidos en movimiento tienen varias características que pueden describirse mediante ecuaciones matemáticas muy simples.

Ley de Torricelli: Si hay un fluido en un recipiente que no está tapado y se abre un agujero en el recipiente, la velocidad a la que este fluido caerá será:

v = sqrt {2 g H}

La otra ecuación matemática que describe los fluidos en movimiento es el número de Reynolds:

N = DVD / n

donde d es la densidad v la velocidad D es el diámetro del cilindro yn es la viscosidad dinámica.

Por F. Tips

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