25. Hidráulica I Flashcards
2 definiciones de la energía
1° Capacidad que adquieren los objetos que les permite realizar un trabajo.
2° Más genérica es producir cambios en el entorno.
2° categorías del TRABAJO
1° Se realiza en contra de una fuerza.
Por ejemplo un muelle o un arco o levantar un objeto contra la gravedad.
2° Cambiar el estado de movimiento: acelerándolo o frenándolo.
a=F/m
¿Qué es directamente proporcional e inversamente proporcional?
fuerza = directamente proporcional
Masa = inversamente proporcional
Al aplicar fuerza a un cuerpo y no se manifiesta una variación en su estado de movimiento, sino que se produce una deformación. La fuerza en este caso la denominamos…
Tensión o esfuerzo cuando se trata de un sólido
Cuando alimentamos la fuerza en un fluido gaseoso
Reducción de volumen y aumento de densidad
¿De qué depende: 1 velocidad y 2 rapidez?
- Desplazamiento
- Trayectoria
Diferencia entre:
1° Ley de la conservación de la energía mecánica.
2°Ley de la conservación de la energía total.
1° AW = AEt = AEc + AEp
2° AEt= AEcedida - AEabsorvida
Energía Cinética
Trabajo realizado sobre una masa (m) para que adquiera una rapidez (v) se almacena en forma de Energía Cinética.
Ec= 1/2 . m . v²
Energía Potencial gracitacional
Masa a una altura respecto al suelo.
Energía Potencial
Masa que posee energía en virtud a su posición o su estado.
Por ejemplo: muelle, arco o una masa a un altura respecto al suelo.
Este último se le llama Energía Potencia Gravitacional.
Ep = m.g.h
Energía Potencial Gravitacional
Energía Potencial
Fuerza (F) se mide en
Newton (N)
Fórmula de la Fuerza
F = m . a
2° Ley de Newton
Fórmula de Trabajo
W = F . s
Fórmula Vfinal
Vfinal = Vinicial + a . t
Definición: Potencia
Es una variación con que se realiza un trabajo
Potencia
Es la energía o trabajo intercambiado por unidad de tiempo
Rapidez y velocidad son lo mismo???
NO, puesto que la velocidad es una rapidez en una determinada dirección y sentido.
Si un cuerpo no tiene aceleración, significa que ….. 1… 2… 3…
- Esta en reposo.
- Velocidad constante.
- La suma de las fuerzas se anulan dos a dos.
¿Cuánto es la aceleración de la gravedad? (g)
9,81 m/s²
Datos cruzados:
T.25: g=9,81m/s²
T.26 g=9,8 m/s²
¿Cómo se mide el trabajo (W)?
En Julios (J). Es igual al trabajo producido al aplicar un Newton durante un metro.
¿Cómo se mide la aceleración?
m/s por cada segundo, es decir, m/s²
¿Cómo se mide la energía?
Se mide en Julios (J)
¿Cómo se mide la potencia?
Se mide en Watios (W), que es igual a un Julio por segundo.
Caballo de Vapor (CV)
735,5 W
¿Cómo se mide la velocidad?
m/s, unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.)
¿Cómo se representa la Velocidad/Magnitud Vectorial?
Flechas
¿Por qué la Velocidad es una Magnitud Vectorial?
Porque depende de su dirección y sentido.
¿Qué es la aceleración?
Es la variación de su velocidad en la unidad de tiempo.
¿Qué fuerzas naturales se manifiestan con una acción a distancia?
Gravedad, eléctrica y magnética.
V = s/t
Fórmula de la velocidad
v = velocidad
t = tiempo
Densidad (p)
Es la medidad del grado de compactación del fluido.
Es la medida de cuanta masa (m) se encuentra en un espacio (V).
Densidad relativa (pr)
Pr = p sustancia / p agua
Densidad del agua es 1, es decir, si una materia está por debajo o por encima significa que tendrá más o menos densidad que el agua.
Diferencia entre MASA y PESO
Masa: es la cantidad de materia que tiene una sustancia.
Peso: es la fuerza con la que atrae la tierra a dicha masa.
Ejemplos de átomos de cuerpo simple y compuesto.
Cuerpo simple: O, H, F
Cuerpo compuesto: H²O, CO², CH⁴
Diferencia entre sólidos y fluidos.
Sólidos: pueden deformarse recuperando su forma primitiva total o parcialmente.
Fluidos: fluirán por pequeño que sea el esfuerzo. NO presenta fuerza que se opongan y NO hay tendencia a recuperar su forma primitiva.
Estados de un fluido
Sólido, líquido y gaseoso
Fluido incomprensible
Aquel que mantiene constante la densidad al variar la presión como el agua.
Fórmula de la densidad (p)
P = m/V
Peso específico (γ)
Peso por unidad de volumen
V = m.g/V = p.g
Es el peso por unidad de volumen.
Un metro cúbico de agua y de aire.
Agua m³ = (p = 1000 kg/m³)
Aire m³ = (p = 1,21 kg/m³)
¿Cómo se mide el peso específico?
N/m³
¿Cómo se mide la densidad?
Kg/m³
¿Qué fuerzas podemos encontrar en los átomos y moléculas?
Fuerzas de cohesión interna: Estado de la materia.
Fuerzas de naturaleza Nuclear: electrones.
¿Cómo se mide: caudal másico (Qm) y el caudal volumétrico (Qv)
Qm = kg/s
Qv = m³/s
Fórmula caudal másico (Qm)
Qm = p . S . v
Fórmula caudal volumétrico
Qv = S . v
Fórmula presión (P)
P = F/S
¿Cómo se mide la presión (P)?
Se mide en Pascales (Pa) que es igual a la presión ejercida por una unidad de fuerza de un Newton (N) sobre una superficie de un m².
1 atm cuanto es en kPa, mm Hg, m.c.a y psi?
1 atm
101,325 kPa
760 mm Hg
10.32 m.c.a.
14,7 psi
760 mm Hg cuanto es en kPa, atm, m.c.a y psi?
1 atm
101,325 kPa
760 mm Hg
10.32 m.c.a.
14,7 psi
Formas de medida de Presión MAS USADAS
PAG 20
Vacío y la presión atmosférica local.
Cuando una presión se expresa como una diferencia entre su valor real y el vacío hablamos de:
Pag20
Presión absoluta
Si la diferencia de presión es respecto a la presión atmosférica local entonces se conoce por:
Pag 20
Presión manométrica
Instrumento que mide la presión absoluta
Pag 21
Barómetro
Compara la presión existente respecto al vacío.
¿Qué mide el barómetro?
Pag 21
La presión absoluta, donde la presión es nula.
Instrumento que mide la diferencia de presión respecto a la presión atmosférica
Pag 21
Manométrica
Aparatos que miden la presión:
1 positiva
2 negativa
3 Ambas
Pag 21
1 manómetros
2 vavuómetros
3 manovacuómetros
Peso específico del agua y del mercurio
pag21
9810 N/m³ agua
133416 N/m³ mercurio
H
Pag 21
Altura de presión
En mecánica de fluidos SIEMPRE se mide la ……..
Pag 22
Presión Manométrica
¿Qué instrumento de medida tipo mecánico son conocidos?
Pag 22
Manómetros de Tubo de Bourdon
Tubo de bordón es un tubo de Sección…… que forma …….. …….cerrado por un extremo.
Tiende a……. un sector dentado y un piñón
Pag 22
Pag21
Sección elíptica
Forma un anillo casi completo
Tiende a enderezarse
Tubo de bordón se encuentra …. …..
Sometida ……
Mide la ….
Pag 22
Dentro de una cámara
Sometida a la presión atmosférica
Presión manometrica
Pd
Pag23
Presión dinámica
Fórmula presión dinamica
Pag23
PD = p.v²/2
Es la energía por unidad de volumen que posee el fluido en movimiento.
Pag23
Presión dinámica
¿Qué presión no se puede medir con un manómetro?
Pag23
Presión dinámica
Fórmula altura de velocidad
Pag23
hv = v² / 2.g
= p.g.hv
= p.v²/2
= PD Pd
= hv
Arquímedes
Año y frase
Pag 27
Eureka eureka
287 - 212 a.C.
Blaise Pascal
Año y frase
Lo último que uno sabe, es por donde empezar.
1623 - 1661
Mecánica de los fluidos es el estudio de los fluidos tanto en …… como en ……
Reposo y movimiento
El estudio de los fluidos puede SUBDIVIDIRSE EN DOS:
- Hidrostática o estática de los fluidos
- Hidrodinámica
Hidrodinamica se aplica al flujos de líquidos o al flujo de …… a …….., en el que puede considerarse que el gas es esencialmente …..
Gases a baja velocidad
Incomprensible
Dos principios fundamentales de la hidrostatica
- Principio de Pascal 1647.
- Principio de Arquímedes.
Principio de pascal 1647
Presión aplicada sobre un fluido contenido en un recipiente se transmite por igual en todas direcciones y a todas partes del recipiente.
Principio de Arquímedes
Todo cuerpo sumergido en un fluido, experimenta una fuerza hacia arriba igual al peso del volumen de fluido desplazado por dicho cuerpo.
Fórmula de la Ley fundamental de la Hidrostatica.
P = Peso/S
¿Cuántas veces es el mercurio más denso que el agua?
13,6 más denso.
¿Cuándo la presión será mayor? En líquidos de la misma densidad
Cuanto más profundo sea el recipiente.
De qué depende la PRESIÓN de un líquido en reposo?
De la densidad y la profundidad.
Fórmula de Presión Estática Absoluta (Pe)
Pe = Patm + p . g . h
Si Patm es la presión atmosférica entonces (p . g . h) será:
Presión manométrica
Que se conoce como altura de presión
Fórmula altura de presión
P = γ . h () = () [ H = P/y ]
Una aplicación del principio de Pascal es la denominada
Prensa Hidráulica
La prensa hidráulica es una dispositivo que tiene varias aplicaciones técnicas:
FreGa HG( mercurio)
- Gatos hidráulicos.
- Grúas.
- Frenos de los coches.
- Herramientas de excarcelación.
Como ocurre con toda máquina, ésta intercambia trabajo y por lo tanto el desplazamiento del pistón pequeño es superior al grande, el cual se moverá más lento.
Cuando un cuerpo se sumerge en un fluido, por ejemplo el agua, vemos que experimentar una pérdida de peso, es decir aparece una fuera en SENTIDO CONTRARIO a la gravedad que denominaremos.
Fuerza de flotación o empuje.
Flotabilidad
Fórmula fuerza superior
Fs = P1 . S = (yagua . h) .S
Fórmula fuerza inferior
Fi = P2 . S = yagua . (a + h) . S
¿Qué fuerza actúa en la parte inferior de un objeto sumergido en un fluido?
Fuerza de Flotación o empuje (E)
Fórmula Fuerza de flotación o empuje (E)
EN EL FLUIDO
E = Fi - Fs = yagua . V
Fórmula resultante (R)
R = E - Peso =
[Yagua . V - Yc . V] =
(yagua - yc) . V
Si el peso específico del cuerpo sumergido es mayor al agua es:
Y si es igual al agua es::
Y si es inferior al agua es:
- Negativa (R<0), se hunde.
- Nula (R=0), permanece al nivel que se encuentra.
- Positiva (R>0), sube.
¿Qué es la flotabilidad?
Es la PERDIDA APARENTE de peso de un objeto sumergido en un fluido.
Isaac Newton
Año y publicación de libro
- 1643 - 1727
- 1687, publicación libro Principios Matemáticos de Filosofía Natural.
Primera Ley
“Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que otros cuerpos actúen sobre él”.
Principio de inercia
¿Antes de QUÉ siglo se creía que para mantener un cuerpo en movimiento con velocidad constante había que aplicarle una fuerza constante?
ANTES DEL Siglo XVII
Principio de inercia Galileo galilei
Galileo Galilei
Año y publicación
1564 - 1642
1638 publica libro “Consideraciones y demostraciones matemáticas sobre dos nuevas ciencias”.
¿Qué puede considerarse como medida CUALITATIVA de la masa que tiene un cuerpo?
La inercia
Segunda ley
“La fuerza que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional a su aceleración”.
F = m . a
Originalmente Newton, ¿Cómo expresó esta ley en función de otra magnitud física?
Cantidad de movimiento (p)
p = m . v
La mueva magnitud física (cantidad de movimiento p), se expresa de la siguiente manera:
“La Fuerza que actúa sobre un cuerpo es igual a la variación temporal de la cantidad de movimiento de dicho cuerpo”
Fórmula de esta nueva magnitud fisica
AF = Ap/At = A(mv)/At
Si nonse produce variación de masa ambos enunciados son equivalentes:
AF = Ap/At =A(mv)/At = m . Av/At = m . a
¿Qué se conoce como principio de conservación de la cantidad de movimiento?
Si la fuerza total que actúa sobre un cuerpo ES NULA, la cantidad de movimiento del cuerpo permanece CONSTANTE en el tiempo.
Un momento (M) a que equivale?
A una par de fuerzas (M)
Par de fueras es el conjunto de
Dos fuerzas iguales paralelas de sentido contrario separadas por una distancia (R)
“L”
Momento cinético o angular
Fórmula “L”
Momento cinético o angular
L = p . R = m . v . R
Fórmula variación del momento cinético respecto al tiempo
AL = A(m . v . R) / At = m Av/At . R =
F . R = M
Mantener el equilibrio es un efecto ….. y es una consecuencia del principio …….
Giroscópico.
Principio de conservación del momento angular.
Tercera Ley
“Cuándo un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, éste ejerce sobre el primero una fuerza igual y de sentido opuesto”.
Principio de Acción y Reacción.
Hay que destacar que, aunque los pares de acción y reacción tenga el mismo valor y sentidos contrarios, …….. , puesto que actúan sobre …….
NO se anulan entre sí
Cuerpos distintos
Ley de gravitación universal
“Todas las masas se atraen a todas las demás masas con una fuerza (Fg) que es PROPORCIONAL al producto de las masas e INVERSAMENTE PROPORCIONAL al cuadrado de la distancia (R) que las separa”.
Fórmula Fg
Fg = G . (M . m)/R²
G es la constante de gravitación universal y su valor es:
G = 6,67x10^-¹¹ N.m²/kg²
¿Cuál será la fórmula de peso (P), si se encuentra sobre la superficie de la tierra?
P = G.(M.m)/R² = [(G.M)/R²].m
Valores de:
G
M
R
G, constante gravitación universal
G = 6,67x10^-¹¹N.m2/kg²
M, masa de la tierra en Kg,
M= 5,98x10²⁴kg
R es el radio de la tierra en m,
R = 6,37x10⁶m
Fórmula de g
g = (G.M)/R² = 9,8 m/s²
Si la constante (g) tiene unidades de aceleración (m/s²) , y depende de:
La masa y el radio de la Tierra.
Una persona (A) en la superficie y un paracaidista (B) a cierta altura (h), ¿tiene el mismo valor g?
No, porque son dos fórmulas distinas.
A –> Fg = (G.M)/R² . m
B –> Fg = (M.m)/(R.h)²
¿Independiente la masa de los cuerpos, sufren disitna aceleración?
No, todos sufren la misma aceleración.
