Question

2 ¿Cuál es la fuerza de levantamiento sobre el ala de un avión de área 86m² si el aire pasa sobre las superficies superior e inferior a 340m/sy 290 m/s respectiva- mente? La densidad del aire es 1.29kg/m3.

Urge banda xfa. ​

Answer 1

4 ¿Por qué flota un objeto? La fuerza neta actúa hacia arriba. Ésta se llama empuje o fuerza de flotación . = − = − =

7. La fuerza de flotación sobre un cuerpo sumergido en un fluido es igual al peso del fluido desplazado por el objeto. Arquímedes (287-212 aC) Nota: si el objeto está parcialmente sumergido, lo que importa no es el volumen total del objeto sino el volumen sumergido. Densidad del fluido Volumen del objeto Flotabilidad y principio de Arquímedes =

8. Flotabilidad: Fuerza Neta = − = − − = Si el cuerpo está totalmente sumergido ( = ) y no ha llegado a su posición de equilibrio Con siendo el volumen sumergido, siendo el volumen del objeto, la densidad del fluido y la densidad del objeto. Si > el objeto tiene positiva (subirá). Si < el objeto tiene negativa (bajará).

9. Flotabilidad: Fuerza Neta = − = − Si el cuerpo NO está totalmente sumergido ≠ = Como el cuerpo flota = 0.

10. Ejemplo N° 1: 1) Una esfera de hierro de 3 cm de radio se deja caer en un estanque lleno de agua de 120 cm de profundidad. Calcular: a) Peso de la esfera b) Empuje c) Fuerza resultante d) Aceleración de la esfera e) Tiempo que tarda en llegar al fondo Ejemplo N° 2: Un bloque de madera de densidad 0,6 g/cm3 y dimensiones 80 cm por 10 cm por 5 cm flota en agua. Calcular la fracción de volumen que permanece sumergido.

11. Ejemplo: cuerpo sumergido Sabiendo que la densidad del agua de mar es de 1030 /3 determine cual debería ser el volumen mínimo de un pez que tiene una masa de 2 .

12. Ejemplo: cuerpo semi-sumergido Determinar la fracción del volumen de un iceberg que se encuentra sumergida bajo el agua. Un iceberg tiene una densidad de 917 /3 y la densidad del mar es de 1030 /3.

13. Fluidos en movimiento Hasta ahora hemos considerado fluidos en reposo. Ahora estudiamos fluidos en movimiento: hidrodinámica. Hay dos tipos de flujo: flujo laminar flujo turbulento

14. Flujo Laminar Flujo Laminar: es el flujo uniforme, donde capas vecinas del fluido se deslizan entre sí suavemente.Todas las partículas de una capa siguen la misma trayectoria (línea de flujo). Las trayectorias de dos capas no se cruzan.

15. Flujo Turbulento FlujoTurbulento: es el flujo donde no existen capas definidas y el material se mezcla continuamente. Las trayectorias de las partículas se encuentran formando pequeños remolinos aperiódicos.

16. Fluido Ideal  Fluido no viscoso: sin roce.  Flujo estable: laminar (cada punto tiene una velocidad definida).  Fluido incompresible: densidad constante.  Flujo irrotacional.

17. La Ecuación de Continuidad Consideramos el flujo de un fluido por un tubo de diámetro variable: la cantidad de masa que entra en el tubo en un intervalo ∆ es: La cantidad de masa que sale del tubo en un intervalo ∆ es: Si el fluido es incompresible, 1 = 2, entonces, ∆ ∆ = ∆ = ∆ = ∆ = ∆ =

18. Ecuación de Continuidad

19. Ejercicio: Continuidad En los seres humanos, la sangre fluye del corazón a la aorta que tiene un radio de ~1 . La sangre llega finalmente a miríadas (104 ) de pequeños capilares que tienen radio de ~4 × 10−4 . Si la velocidad de la sangre en la aorta es de 30 / y en los capilares es de 5 × 10−2 /, estime cuántos capilares hay en el cuerpo.

20. Ecuación de Bernoulli 1l 1l 2l 2l 2y2A 2P Flujo Laminar, fluido incompresible. El fluido pasa por un tubo de sección transversal no uniforme, que varía de altura. Consideramos la cantidad de fluido en el elemento de volumen (1) y calculamos el trabajo efectuado sobre el fluido para que éste se mueva desde la posición (1) a la posición (2). El fluido del punto (1) se mueve una distancia ∆1 y empuja el fluido del punto (2) una distancia ∆2.

21. El fluido de la izquierda empuja y efectúa un trabajo de En el punto (2), Éste último es negativo porque estamos considerando el trabajo efectuado sobre la sección (1) de fluido. 1l 1l 2l 2l 2y2A 2P Flujo Laminar, fluido incompresible. Ecuación de Bernoulli = ∆ = ∆ = − ∆ = − ∆

22. También la fuerza de gravedad efectúa trabajo sobre el fluido: El efecto neto del proceso es mover una masa de volumen 1∆1 (= desde el punto (1) hasta el punto (2). El trabajo efectuado por la 1l 1l 2l 2l 2y2A 2P Flujo Laminar, fluido incompresible. Ecuación de Bernoulli = − ( − )

23. El trabajo neto es entonces, De acuerdo con el teorema de trabajo-energía, esto es igual al cambio de su Energía Cinética: Sustituyendo Ecuación de Bernoulli = + + = ∆ − ∆ − + − = ∆ − ∆ − + = ∆ = ∆ − = − − +

24. Finalmente, reordenando, Ésta es la ecuación de Bernoulli y es una expresión de conservación de energía: O Observaciones: Si no hay flujo + + = + + + + = ∆ = −∆ = ∆ Ecuación de Bernoulli

26. Ejercicio: Bernoulli ¿Cuál es la fuerza de levantamiento sobre el ala de un avión de área 86 2 si el aire pasa sobre las superficies superior e inferior a 340 / y 290 / respectivamente? La densidad del aire es 1.29 /3  Ecuación de Bernoulli + + = = =