C贸mo calcular la presi贸n din谩mica

C贸mo calcular la presi贸n din谩mica

La presi贸n, en f铆sica, es la fuerza dividida por unidad de 谩rea. La fuerza, a su vez, es la aceleraci贸n masiva. esto explica por qu茅 un aventurero de invierno est谩 m谩s seguro en hielo de espesor cuestionable si se acuesta en la superficie en lugar de estar de pie; la fuerza que ejerce sobre el hielo (su masa multiplicada por la aceleraci贸n descendente debida a la gravedad) es la misma en ambos casos, pero si est谩 acostado en lugar de apoyarse sobre dos pies, esta fuerza se distribuye sobre un 谩rea mayor, lo que reduce la presi贸n. Presi贸n colocada sobre el hielo.

El ejemplo anterior trata con la presi贸n est谩tica, es decir, nada en este "problema" se est谩 moviendo (隆y espero que siga siendo as铆!). La presi贸n din谩mica es diferente, e involucra el movimiento de objetos a trav茅s de fluidos, es decir, l铆quidos o gases, o el flujo de fluidos en s铆 mismos.

la ecuaci贸n de presi贸n general

como se se帽al贸, la presi贸n es una fuerza dividida por 谩rea, y la fuerza es una aceleraci贸n masiva. Sin embargo, la masa ( m ) tambi茅n se puede escribir como el producto de densidad ( ) y volumen ( v ), ya que la densidad es simplemente una masa dividida por volumen. es decir, como = m / v , m = 蟻v . Adem谩s, para figuras geom茅tricas regulares, el volumen dividido por 谩rea simplemente produce altura.

esto significa que para, digamos, una columna de fluido en un cilindro, la presi贸n ( p ) se puede expresar en las siguientes unidades est谩ndar:

p = {mg \ anterior {1pt} a} = {蟻vg \ anterior {1pt} a} = 蟻g {v \ anterior {1pt} a} = 蟻gh

Aqu铆, h es la profundidad debajo de la superficie del fluido. esto revela que la presi贸n a cualquier profundidad de fluido no depende realmente de la cantidad de fluido que haya; Podr铆a estar en un tanque peque帽o o en el oc茅ano, y la presi贸n depende solo de la profundidad.

presi贸n din谩mica

los fluidos, obviamente, no se sientan en tanques; se mueven, a menudo se bombean a trav茅s de tuber铆as para ir de un lugar a otro. Los fluidos en movimiento ejercen presi贸n sobre los objetos dentro de ellos, al igual que los fluidos en pie, pero las variables cambian.

es posible que haya escuchado que la energ铆a total de un objeto es la suma de su energ铆a cin茅tica (la energ铆a de su movimiento) y su energ铆a potencial (la energ铆a que "almacena" en la carga del resorte o que est谩 muy por encima del suelo), y que esto El total permanece constante en sistemas cerrados. de manera similar, la presi贸n total de un fluido es su presi贸n est谩tica, dada por la expresi贸n 蟻gh derivada anteriormente, agregada a su presi贸n din谩mica, dada por la expresi贸n (1/2) 蟻v 2 .

la ecuaci贸n de bernoulli

La secci贸n anterior es una derivaci贸n de una ecuaci贸n cr铆tica en f铆sica, con implicaciones para cualquier cosa que se mueva a trav茅s de un fluido o experimente un flujo en s铆 mismo, incluyendo aeronaves, agua en un sistema de plomer铆a o pelotas de b茅isbol. formalmente, es

p_ {total} = 蟻gh + {1 \ anterior {1pt} 2} 蟻v ^ 2

esto significa que si un fluido ingresa a un sistema a trav茅s de una tuber铆a con un ancho dado y a una altura determinada y deja el sistema a trav茅s de una tuber铆a con un ancho diferente y una altura diferente, la presi贸n total del sistema a煤n puede permanecer constante.

esta ecuaci贸n se basa en una serie de supuestos: que la densidad del fluido no cambia, que el flujo del fluido es constante y que la fricci贸n no es un factor. incluso con estas restricciones, la ecuaci贸n es extraordinariamente 煤til. por ejemplo, a partir de la ecuaci贸n de Bernoulli, puede determinar que cuando el agua sale de un conducto que tiene un di谩metro m谩s peque帽o que el de su punto de entrada, el agua viajar谩 m谩s r谩pido (lo cual es probablemente intuitivo; los r铆os demuestran una mayor velocidad cuando pasan por canales estrechos). ) y su presi贸n a la velocidad m谩s alta ser谩 menor (lo que probablemente no sea intuitivo). Estos resultados se derivan de la variaci贸n de la ecuaci贸n.

p_1 - p_2 = {1 \ anterior {1pt} 2} 蟻 ({v_2} ^ 2 - {v_1} ^ 2)

por lo tanto, si los t茅rminos son positivos y la velocidad de salida es mayor que la velocidad de entrada (es decir, v 2 > v 1 ), la presi贸n de salida debe ser m谩s baja que la presi贸n de entrada (es decir, p 2 < p 1 ).



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