¿Cómo se relaciona la presión con el flujo de fluidos?

¿Cómo se relaciona la presión con el flujo de fluidos?

La aviación moderna sería imposible sin un análisis aerodinámico basado en los principios fundamentales de la mecánica de fluidos. aunque "fluido" es a menudo sinónimo de "líquido" en el lenguaje conversacional, el concepto científico de un fluido se aplica tanto a los gases como a los líquidos. La característica definitoria de los fluidos es la tendencia a fluir (o, en el lenguaje técnico, a deformarse continuamente) bajo tensión. El concepto de presión está estrechamente relacionado con las características importantes de un fluido que fluye.

el poder de la presión

La definición técnica de presión es la fuerza por unidad de área. la presión puede ser más significativa que las cantidades relacionadas, como la masa o la fuerza, porque las consecuencias prácticas de varios escenarios a menudo dependen principalmente de la presión. por ejemplo, si usa la punta de su dedo para aplicar una leve fuerza hacia abajo a un pepino, no sucede nada. Si aplicas esa misma fuerza con la hoja de un cuchillo afilado, cortarás el pepino. la fuerza es la misma pero el borde de la cuchilla tiene un área de superficie mucho más pequeña y, por lo tanto, la fuerza por unidad de área (en otras palabras, la presión) es mucho mayor.

fuerzas fluidas

La presión se aplica tanto a fluidos como a objetos sólidos. Puede comprender la presión de un fluido visualizando el agua que fluye a través de una manguera. el fluido en movimiento ejerce una fuerza en las paredes internas de la manguera, y la presión del fluido es equivalente a esta fuerza dividida por el área de la superficie interior de la manguera en un punto determinado.

energía confinada

si la presión es igual a la fuerza dividida por el área, la presión también es igual a la fuerza por la distancia por el área por la distancia: fd / ad = p. el área por la distancia es equivalente al volumen, y la fuerza por la distancia es la fórmula para el trabajo, que en esta situación es equivalente a la energía. así, la presión de un fluido también se puede definir como densidad de energía: la energía total del fluido dividida por el volumen en el que fluye el fluido. para el caso simplificado de un fluido que no cambia la elevación a medida que fluye, la energía total es la suma de la energía de la presión y la energía cinética de las moléculas del fluido en movimiento.

energía conservada

La relación fundamental entre la presión y la velocidad del fluido se captura en la ecuación de Bernoulli, que establece que la energía total de un fluido en movimiento se conserva. en otras palabras, la suma de energía debida a la presión y la energía cinética permanece constante incluso cuando cambia el volumen del flujo. Al aplicar la ecuación de Bernoulli, puede demostrar que la presión en realidad disminuye cuando el fluido viaja a través de una constricción. La energía total antes de la constricción y durante la constricción debe ser la misma. De acuerdo con la conservación de la masa, la velocidad del fluido debe aumentar en el volumen restringido y, por lo tanto, también aumenta la energía cinética. La energía total no puede cambiar, por lo que la presión debe disminuir para equilibrar el aumento de la energía cinética.



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