COHESION, ADHERENCIA, CAPILARIDAD

COHESION

Es la fuerza que mantiene unidas a las moleculas de una misma sustancia. Por la fuerza de cohesion si dos gotas de agua se juntan forman una sola, lo mismo sucede con dos gotas de mercurio.

ADHERENCIA

La adherencia es la fuerza de atraccion entre las moleculas de dos sustancias diferentes.

Al sacar una varilla de vidrio de un recipiente con agua, esta se moja porque esta se adiere al vidrio. Pero si la misma varilla de vidrio se introduce a un recipiente de mercurio al sacarlo se observa completamente seca lo cual indica que no hay adherencia entre el mercurio y el vidrio.

CAPILARIDAD

L a capilaridad se precenta cuando existe contacto con la pared de un solido y un liquido especialmente si son tubos muy delgados (casi del diametro de un cabello)

Al introducir un tubo de diametro muy pequeño en un recipiente con agua se observa que el liquido aciende por el tubo alcanzando una altura mator a la de la supercifie. La superficie del liquido contenido en el tubo no es plana sin o que forma un menisco concavo.

HIDROSTATICA VISCOSIDAD

HIDROSTATICA

La hidraulica es la parte de la fisica que estudia la mecanica de los fluidos. Se divide en dos partes: la hidrostatica encargada de lo relacionado con los liquidos en reposo y la hidrodinamica que estudia el comportamiento de los liquidos en movimiento. Se fundamenta en leyes y principios como el de Arquimedes, Pascal o la paradoja hidrostatica de Stevin.

El termino fluido se aplica en los liquidos y los gases porque ambas tienen propiedades comunes. Sin embargo un gas tiene una densidad muy baja debido a la separacion de las moleculas y por lo tanto puede comprimirce con facilidad mientras que un liquido es totalmente incomprecible.

VISCOCIDAD

Esta propiedad se origina por el rosamiento de una particulas con otras cuando un liquido fluye. Por tal motivo la viscocidad se puede definir como una medida de resistencia que opone un liquido al fluir.

Si en un recipiente perforado en un centro se hace fluir por separado miel, leche, agua y alcohol observaremos que cada liquido fluye con una viscocidad distinta mientras mas viscoso es un liquido mas tardaen fluir.

VALORES DE LA VISCOCIDAD DE UNA SUSTANCIA

SUSTANCIA--------------------------------------VISCOCIDAD

----------------------------------------(SI) POISEVILLE-----------(CGS) POISE

Agua a 20ºc--------------------------------0.001-------------------------0.01

Aceite de oliva a 20ºc-----------------------0.0970-----------------------0.97

Mercurio a 20ºc----------------------------0.0016------------------------0.016

Glicerina a 20 ºc----------------------------15-----------------------------15

TENCION SUPERFICIAL

La tencion superficial hace que una superficie libre de liquido se comporte como una finicima membrana elastica.

Este fenomeno se precenta debido a la atraccion entre las moleculas de un liquido. Cuando se coloca un liquido en un recipiete las moleculas interiores se atraen en tadas las direcciones por fuerzas iguales que se contrarestan unas con otras, pero en una superficie libre solo son atraidas por las inferiores y por las laterales.

3 UNIDAD HIDRODINAMICA

Es la parte de la hidraulica que estudia el comportamiento de los liquidos en movimiento. Para ello concidera en otras cosas : la velocidad, precion, el flujo y el gasto del liquido.

En el estudio de la hidrodinamica el teorema de Bernoulli que trata de la ley de la concervacion de la energia es la primordial importancia pues señala que las sumas de las energias sineticas, potencial y de precion de un liquido en movimiento en un punto determinado es igual a la de otro punto cualquiera.

La hidrodinamica investiga principalmente a los fluidos incomprecibles es decir a los liquidos pues su densidad practicamente no varia cuando cambia su precion ejercida sobre ellos.

Cuando un flujo se encuentra en movimiento una capa se reciste al movimiento de otra capa que se encuentra paralela y adyacente a ella, a esta recistencia se le llama VISCOCIDAD.

Para que un flujo como el agua, el petroleo y la gasolina fluya por una tuberia desde una fuente de abastecimiento hasta lugares de consumo es necesario utilizar bombas que sin ellas las fuerzas que se oponen al desplazamiento entre las distintas capas del fluido lo impiden.

APLICACIONES DE LA HIDRODINAMICA

La aplicacion de la hidrodinamica se puede ver en el diseño de canales, puertos, presas, cascos de barcos, elices, turbinas y ductos en general.

El GASTO se presenta cuando un liquido fluye atravez de una tuberia que por definicion es: la relacion existente entre el volumen del liquido que fluye por un conducto y el tiempo que tarda en fluir.

G=v/t

Donde:

G= Gasto en m3/s

v= Volumen del liquido que fluye en m3

t= Tiempo que se tarda en fluir el liquido en s

El gasto tambien puede calcularce si se conoce la velocidad del liquido y el area de la sucecion de la transversal de la tuberia.

Para conocer el volumen del liquido que pasa por el punto 1 al 2 de la tuberia vasta multiplicar entre si el area la velocidad del liquido y el tiempo que tarda en pasar por los dos puntos.

V= Avt ------------------Para el volumen------------ formula 2

y como G=v/tsustituyendo se tiene:

G=Aut/t------------G=Av----------------------------formula 3

En el sistema CGS se mide en cm3/s o bien en unidades practicas como litros/segundos (l/s)

EJEMPLO 1

Calcular el gasto del agua por una tuberia circular 1.5m3 en un cuarto de minuto.

G=v/t----------G=1.5m3/15s-----------G=0.1m3/s

EJEMPLO 2

Cacular el tiempo que tardara en llenarse un tanque cuya capacidad es de 10m3 al suministrarle un gasto de 40 litros por segundo (l/s)

(40lts/seg)(1m3/1000lts)=0.04 m3/s

t=v/G------------t=10m3/0.04m3/s=250s

EJEMPLO 3

Una rueda de esmeril que gira inicilmente a una velocidad angular de 6rad/s recive una aceleracion constante de 2rad/s2. Calcular:

a) ¿Cual sera su desplazamiento angular despues de 3 segundos?
b) Cuantas revoluciones abra dado
c) Cual es su velocidad angular final

DATOS:
wi=6rad/s
alfa=2rev/s2
t=3seg
wf=12rad/s2
delta=27rad/s2
(n)=4.2

FORMULA PARA A
DELTA=wit+1/2at2

delta=(6rad/s)(3seg)+1/2(2rad/s2)(3seg)
delta=(18rad/s2)+1/2(18rad/s2)
delta=18rad/s2+9rad/s2
delta=27rad/s2

wf=wi+alfa(t)
wf=(6rad/s)+(2rad/s2)/2seg)
wf=(6rad/s)+(6rad/s2)
wf=12rad/s2

27rad(1rev/6.28rad)=4.29rev

ACELERACION CENTRIPETA

En el movimiento circular uniforme la velocidad cambia constantemente su direccion. Tal cambio se debe a la aceleracion centripeta ya que su sentido es dirigido al centro y actua perpendicularmente a la velocidad tangencial.

ac=Vt2/r_____________EC.40

Cuando se utiliza la velocidad angular , w por deduccion se tiene :

si. Vt=wr------entonces

ac=(wr)2/r=w2r2/r

ac=w2r_______________EC.41

EJEMPLO 1

Un auto recorre una trayectoria circular de 304.8 metros de radio a una velocidad de 193.6 km/h. Calcular su aceleracion angular.

193.6km/1h(1000m/1km)(1h/3600s)=53.6m/s

ac=Vt2

ac=(53.6m/s)2/304.8=9.426s

EJEMPLO 2

Un volante de automovil aumenta su velocidad de rotacion de 6 a 12 revoluciones por segundo en 2 segundos

¿Cual es su aceleracion angular?

DATOS:______(6rev/1s)(6.28rad/1rev)=37.68 rad/s
wi=6rev/s
wf=12rev/s _____(12rev/1s)(6.28rad/1rev)=75.360 rad/s
t=2segundos
alfa=?
alfa=wf-wi/t______alfa=75.360rad/s-37.68rad/s/2s=37.68rad/s/2s=18.840rad/s2

FRECUENCIA Y PERIODO

1CICLO/SEG=1 HERTZ

Frecuencia(f)es el numero de vueltas revoluciones o ciclos
periodo (T) es el tiempo que tarda una particula en realizar un ciclo completo

f=1/t_______________EC.30

T=1/f______________EC.31

VELOCIDAD ANGULAR
W=2PI/T___________EC.32

VELOCIDAD TANGENCIAL
Vt=2pi r/t___________EC.33

ACELERACION ANGULAR

alfa=wf-wi/t_________EC.36

donde:

alfa=aceleracion angular en rad/s2

wi=velocidad angular inicial en rad/s

wf=velocidad angular final en rad/s

t=tiempo transcurrido

wf=wi+alfa (t)________EC.37

w=wi+wf/2__________EC.38

delta=wi+wf/2(t)

VELOCIDAD ANGULAR

Como en el movimiento rectilineo uniforme la velocidad angular es el resultado de dividir el desplazamiento agular entre el tiempo transcurrido. De estra manera las formulas anteriores de desplazamiento se aplican a las ecuaciones de velocidad angular.

De acuerdo con la velocidad promedio tiene entre dos puntos se tiene :

Vmedia=d/t

Si el desplazamiento angular par n vueltases 2pi n rad/s, la formulas para la velocidad angular (w) toma la formula :

velocidad angular
w=2pi n/t_____________________ EC.27

donde:
w=velocidad angular(rad/seg)
pi=3.1416
n=numero de revoluciones (n de vueltas)
t=tiempo(s)

Para calcular la velocidad tangencial (Vt) en cm/s o m/s se concidera el radio r; entonces la ecuacion toma la forma:
velocidad tangencial
Vt=pi r n/t_____________________EC.

donde:
Vt=velocidad tangencial en m/s o cm/s
pi=3.1416
n=numero de revoluciones (n de vueltas)
r=radio de circunferencia
t=tiempo (s)

Vt=wr________________________ EC.29

Aunque la velocidad angular se puede expresar en revoluciones por minutos en revoluciones por segundo, en la mayor parte de los problemas fisicos se en radianes por segundo para adaptarce a formulas convencionales.