HIDRODINÁMICA.

Es  la  parte  de la dinámica  que estudia  el movimiento de los  líquidos.
Esta  rama de la  mecánica  se denomina  hidrodinámica  por el hecho  de que  el agua  es el líquido  más abundante en la  naturaleza. Ahora  bien , las leyes  de la  hidrodinámica  son válidas  tanto para el agua  como  para todos  los demás líquidos   e incluso para los  gases, siempre que no haya grandes  variaciones  en los valores  de la presión.
"Régimen  estacionario ", que es aquel  en el cual  las caracteristicas  del movimiento  no  experimentan  variación  alguna  con el paso del tiempo, esto es :  si  por un punto  P   pasa  en un instante dado una particula  del líquido  con una velocidad   v  y una  aceleración   a  , describiendo  después  una determinada trayectoria , todas las particulas  que posteriormente  pasen por  P  lo harán con la misma  velocidad y aceleración , y siguiendo la misma trayectoria.
REGÍMENES  DEL MOVIMIENTO DE LÍQUIDOS.
La  hidrodinámica  es una de las ramas de la mecánica  cuyo estudio  resulta más complicado, debido al gran  número  de magnitudes  fisicas :  espacio,velocidad , aceleración , masa, fuerza,viscosidad, etc. que intervienen  en el fenómeno  del movimiento  de un líquido ,  movimiento  que tiene lugar a lo largo de una conducción  según  tres regímenes  de distinta naturaleza denominados.
---------Régimen sin  rozamiento o de Bernoulli.
---------Régimen  laminar o de Poiseuille.
---------Régimen turbulento o de Venturi.
El régimen sin rozamiento  o de Bernoulli se  representa  cuando  la velocidad  del líquido  no es muy  grande, la conducción  no  presenta  cambios  bruscos  de dirección  y el punto y el líquido está desprovisto  por completo de viscosidad. Se caracteriza porque  todas las partículas  que en un momento  dado se encuentran en una  misma sección  S { subuno }  de  la conducción , se mueven simultáneamente  de modo que en cualquier instante  posterior  siguen estando todas en una misma sección  S { subdos. }
El  régimen  laminar  o de Poiseulle  se produce  cuando se dan las mismas  circunstancias  que en el régimen  sin rozamiento  , salvo una : el líquido  posee viscosidad ,  se caracteriza porque todas las partículas  se mueven  con mayor velocidad  cuanto más alejadas  se encuentran de las paredes del conducto, de tal modo que todas las que en un instante  dado se encuentran en la misma sección S{ subuno} en  otro instante  posterior  no lo están , debido a que las que  se hallan   en el centro de la conducción  se desplazan  una distancia  mayor que las situadas en las  proximidades  o en contacto con las paredes. Tanto  en el régimen sin rozamiento  como en el laminar  es de notable interés considerar los conceptos  de linea de corriente y tubo de corriente .
El régimen turbulento o de Venturi  se presenta cuando la velocidad del líquido es muy grande o cuando  la conducción presenta  bruscos cambios de dirección. Se caracteriza por la presencia de torbellinos y porque las lineas de corriente se cortan entre si, constituyendo un movimiento totalmente caótico.
LÍNEA  DE  CORRIENTE.
Es la trayectoria   seguida  por una partícula  del  fluido , Sus caracteristicas  principales son :
A} En cualquier punto de la linea  de corriente , el vector velocidad  es siempre  tangente  a la misma
B } La  velocidad de una  partícula  varia , en general tanto en  magnitud  como en dirección  a lo largo de la  línea de corriente , pero en el régimen  estacionario  todas las partículas  que pasen por un punto dado  P tendrán la misma velocidad  v . Es . decir, que en cada  punto hay un solo vector velocidad.
TUBO DE  CORRIENTE.
Es el conjunto  formado   por todas las lineas de corriente   que  atraviesan una superficie cerrada concreta.
Para  aclarar el concepto   de tubo de corriente , podemos imaginarnos  que la propia  tuberia  por la que circula  un fluido forma un tubo de corriente.
Las características  principales  de un tubo de corriente  son las siguientes .
A}  Un tubo  de  corriente   puede  tener distinta   sección  a  lo largo de las lineas de corriente.
B} El número de lineas de corrientes   es el mismo para cualquier sección del tubo de corriente.
C} Las  lineas de corriente  nunca se cruzan unas  con  otras en el tubo de corriente.
D} El flujo  del fluido  a través  del tubo de corriente es constante .Esto quiere decir que no  existen  pérdidas  de flujo  a través de las paredes laterales del tubo.
E } Para cualquier sección  de un tubo  de corriente , la velocidad  de las particulas  que la atraviesan  es la misma. Así , las partículas  que atraviesan  la sección  A  tienen todas la velocidad  Va{ sud a } ,las que atraviesan la sección  B tienen todas la velocidad Vh etc.
Las  velocidades de las partículas  de un líquido en los distintos  puntos  de una  conducción  son inversamente  proporcionales  a las secciones correspondientes .
Esta ecuación implica  que la velocidad  de la corriente  es tanto mayor cuanto más  pequeña sea la sección que atraviesa.
GASTO CAUDAL.
El producto S.v se denomina  gasto o caudal, y se representa  por Q.
Q= S.v .
En  consecuencia , la ecuación de continuidad se puede  enunciar  también  diciendo " el gasto de una conducción , por la que circula un líquido con movimiento estacionario, es constante "
TEOREMA  DE BERNOULLI.
Este teorema puede ser considerado  como  la ecuación  fundamental de la hidrodinámica . Relaciona las presiones , alturas  y velocidades  de dos  particulas  de un líquido incomprensible  y carente de viscosidad. situadas en distintos puntos de una conducción.
" la suma de las presiones estática ,  p { debida al movimiento aleatorio  de las particulas } . de la presión  dinámica,  1 /2 d.v { al cuadrado }  y de la presión  hidrostática  d.g.h { debida al propio peso del líquido} permanece  constante a lo  largo del líquido en movimiento."
Cuando un fluido  está en reposo , su velocidad  es nula en todos sus puntos , de manera que , mediante  la aplicación de la ecuación  de Bernoulli , a dos puntos  cualesquiera  del fluido , obtendremos la expresión de la ecuación fundamental de la   hidrostática .
TEOREMA  DE TORRICELLI.
Puede  demostrarse  fácilmente  que a la salida del orificio , el líquido adquiere  una velocidad  que es precisamente  la  misma  que si cayese  libremente desde el nivel  de la superficie libre al nivel  del  agujero. Este enunciado constituye  el teorema de Torrecille.
EFECTO VENTURI
El efecto. Venturi  se basa en la aplicación  del teorema de Bernoulli  y la ecuación de continuidad.
Enunciado " La  presión  del fluido  aumenta  en las zonas de mayor sección  y disminuye en los estrechamientos ".
El tubo  de Venturi  colocado en una conducción  de agua , se utiliza  como contador  y con  él se  calculan  la velocidad  del fluido y el caudal que fluye  por el mismo.
Con pequeñas modificaciones , el tubo de  Venturi puede utilizarse para medir el flujo sanguineo, asi como la  velocidad de otros fluidos.
Aplicaciones  del efecto Venturi.
El efecto Venturi  es el principio  fisico  en el que se basan gran cantidad de mecanismos de uso frecuente A  continuación  se enuncian  algunos de ellos.
TROMPA  DE AGUA.
Es un aparato destinado  a enrarecer  al aire  en el interior de un recipiente.
La corriente de agua , al pasar  por el  estrechamiento , experimenta un aumento  de velocidad y , como consecuencia , por el efecto de Venturi , se produce  una baja presión , con lo que se consigue succionar aire de la cámara produciendo su enrarecimiento.
PULVERIZADOR.
Como su nombre indica , es un aparato  empleado para pulverizar líquidos. Su funcionamiento  es el siguiente :   se hace  pasar una corriente  de aire a través  de un tubo que tiene un  estrangulamiento en el cual desemboca  otro tubo , que viene de un recipiente  lleno de líquido . La velocidad de la corriente  de aire  aumenta en el  estrangulamiento  de donde  resulta  una depresión  que aspira  el líquido del recipiente ; el líquido , en estado de muy finas gotitas, seguira la corriente de aire y será  eyectado
Mechero.Bunsen.
Es  un mechero  en el que el paso del gas combustible  origina la entrada  del aire necesario para la combustión.
Consiste en dos tubos concéntricos . El tubo  interior  va provisto  de un estrechamiento  en su extremo , en tanto que el exterior  posee un orificio lateral, justamente a la altura en que se encuentra el extremo del tubo interior.
La  corriente de gas, que circula por el tubo  experimenta un aumento de velocidad   al llegar al extremo  del mismo , con lo que se produce  una depresión , que origina  la entrada de aire por el orificio  lateral del tubo exterior.
A  partir de este instante , ambos gases--combustible  y aire --circulan mezclados hasta llegar a la parte  superior  del tubo  exterior, donde se realiza la combustión.
VISCOSIDAD.
En el  estudio  de la  hidrodinámica , se ha supuesto que los líquidos  se hallan completamente desprovistos  de viscosidad.
Sin  embargo, esto no es  cierto, ya  que, en realidad existen unas fuerzas  de rozamiento  entre las particulas de los  fluidos en movimiento. Si  éstas  son muy perceptibles  se dice que los fluidos  son viscosos.
Viscosidad es la propiedad  de ciertor liquidos --debida al  frotamiento de sus  moléculas ---de resistirse a la dirección  de su movimiento.
La viscosidad, que resulta  como efecto  combinado de la adhesión  y la cohesión  es el contrario de la fluidez .Son cuerpos muy viscosos : el aceite, la miel, etc.
Si se considera  el movimiento  de las  partículas  de fluido que  éstan  en contacto con la pared, se observará  que son frenadas por la misma  y que  la velocidad  aumenta en aquellas que estan  más alejadas de la pared .Se llama caída de velocidad  a la relación  entre la diferencia  de velocidades   v  entre
 dos partículas y la distancia   r que las separa.
La fuerza de rozamiento es proporcional  a la superficie  de contacto entre dos  capas   de fluido  y a la  caida  de  velocidad...
" Se llama  poise  a la viscosidad de un fluido   tal  que al deslizarse uno sobre otro  dos elementos  de superficie  del mismo., de  1 cm { al cuadrado }  y a la distancia  mutua  de 1 cm , sufren una fuerza de rozamiento  de  una dina   que da lugar a una diferencia   relativa  de velocidades de 1 cm /seg"
Para aquellas   medidas  en las  que el poise resulte excesivamente  grande, se emplea un submultiplo  cien  veces menor, que se denomina  centipoise y se representa por   Cp
        1 p =100cP .
Según  el teorema  de  Bernoulli , para un tubo horizontal  de sección  constante, debería mantenerse constante  la presión  estática en todos sus puntos, ya que  la velocidad es fija . Debido no obstante , al fenómeno  de la viscosidad  que presentan  todos los líquidos , en mayor   o menor , se observa a lo largo  del tubo, en el sentido del movimiento , una disminución  de  dicha  presión , llamada pérdida de carga.
Sin embargo , la viscosidad  resulta  dificil  de medir, por lo que , en su lugar , se utiliza   otra magnitud , directamente  relacionada con ella  y de más  fácil medición, denominada viscosidad  cinématica .
Viscosidad  cinématica  es el cociente  que resulta  de  dividir  la viscosidad  de un líquido  entre su densidad  se representa  por  n´
Por ser  la viscosidad  cinématica  el cociente que resulta  de dividir  la viscosidad  entre la densidad , su formula dimensional  se obtiene dividiendo  las  formulas dimensionales  de   .la  viscosidad y la densidad.
La determinación  de la viscosidad  de un líquido  se realiza mediante un aparato denominado  viscosímetro,recipiente  con un orificio  en su fondo.
Tal  como  se ha  estudiado  anteriormente , un fluido viscoso, al circular  por  una tubería, puede hacerlo en régimen laminar o turbulento.
Fue el  físico inglés Osborne   Reynolds { 1842--1912 }  quien , mediante diversas experiencias , demostró  que  la velocidad  crítica  es directamente  proporcional  a la  viscosidad   n  del fluido , e inversamente  proporcional a  su  densidad   d  y al diámetro, de modo que Vk.
No todas  las moléculas  de un líquido  sufren  las mismas fuerzas  de atracción  por parte  de las que  están  a su alrededor , las  fuerzas  de atracción  recíproca  entre las moléculas  se denominan  fuerzas de cohesión .Aparte  éstas  existen  otras fuerzas  de atracción , entre las moléculas del líquido, y las paredes del recipiente  que lo contiene, denominadas de adhesión.
Se denomina  meniscos  las distintas formas que adopta la superficie  de los líquidos en la zona  de contacto con la pared de la vasija  que los contiene .La forma de los meniscos  depende del valor de las fuerzas de cohesión y adherencia.
LA LEY DE  JURIN.
" La altura  alcanzada por  un líquido  en tubo capilar  es  proporcional a la  tension superficial e  inversamente proporcional al radio del tubo y a la densidad del líquido "
Los fenomenos capilares  explican la ascención  de la savia que alimentan las plantas, asi como también por qué sube la gasolina  por la mecha del encendedor , cómo el agua sube  por los interticios de la tierra y la absorción de la tinta por los secantes.