1. Introducción: Definición de Mecánica de Fluidos
Summary
TLDREste primer video del curso de mecánica de fluidos introduce la disciplina como el área de la física que estudia el movimiento y la evolución de cuerpos en reposo o en movimiento bajo la acción de fuerzas. Se definen los conceptos clave como cuerpos, reposo, movimiento, evolución en el tiempo y fuerzas. A través de analogías y ejemplos, como el de un carro estacionado y uno inclinado, se explica cómo se realiza un balance de fuerzas y cómo la fuerza de rozamiento y la aceleración afectan el movimiento. Además, se explora la definición de un fluido, que puede ser un gas, un líquido o un plasma, y se compara con los sólidos. Se realiza un experimento con placas paralelas para ilustrar cómo los fluidos se deforman continuamente bajo la acción de una fuerza, a diferencia de los sólidos que pueden o no regresar a su forma original. El video concluye con preguntas sobre la naturaleza del esfuerzo cortante y la deformación continua de los fluidos, prometiendo respuestas en futuras entregas del curso.
Takeaways
- 📚 La mecánica de fluidos es el área de la física que estudia los cuerpos en reposo o en movimiento y su evolución en el tiempo bajo la acción de fuerzas.
- 🔍 Un fluido es una sustancia que puede adoptar la forma de su contenedor, incluyendo líquidos, gases y plasma.
- ⚖️ El equilibrio de fuerzas es clave para entender el reposo y el movimiento; se ilustra con el ejemplo de un carro estacionado y uno inclinado.
- 🚗 El peso y la fuerza de rozamiento son factores importantes en la dinámica de un objeto en movimiento, como un carro inclinado.
- ⏱️ La aceleración, definida como la derivada de la velocidad respecto al tiempo, es esencial para entender la evolución temporal del movimiento.
- 🌀 La velocidad es una característica fundamental del movimiento, y su cambio con el tiempo indica la evolución del cuerpo en cuestión.
- 🔗 Los fluidos son definidos por su capacidad de deformarse continuamente bajo la acción de una fuerza, diferenciandolos de los sólidos.
- 📏 El esfuerzo cortante, que es la fuerza sobre un área, es la medida de la deformación en fluidos y es crucial para la mecánica de fluidos.
- 🧪 Un experimento de flujo de cohete se utiliza para modelar y probar el comportamiento de los fluidos bajo diferentes condiciones.
- ❓ Se plantean preguntas sobre el uso del esfuerzo en lugar de la fuerza, la elección de la área en la ecuación, y la naturaleza infinita de la deformación en fluidos.
- 📈 La mecánica de fluidos abarca el estudio de cómo las fuerzas interactúan con los fluidos, determinando si estos se mantienen en reposo o experimentan movimiento.
- 🔬 Este video es una introducción al curso de mecánica de fluidos, prometiendo respuestas futuras a las preguntas planteadas y más explicaciones detalladas en videos subsiguientes.
Q & A
¿Qué es la mecánica de fluidos?
-La mecánica de fluidos es el área de la física que estudia los cuerpos en reposo o en movimiento y su evolución en el tiempo bajo la acción de fuerzas.
¿Cómo se define un cuerpo en reposo en la mecánica?
-Un cuerpo se define como en reposo cuando no se desplaza ni se mueve en ninguna dirección, y la sumatoria de las fuerzas en cualquier dirección es igual a cero.
¿Qué es un fluido y cómo se diferencia de un sólido?
-Un fluido es una sustancia que puede adoptar la forma de su contenedor y se deforma continuamente bajo la acción de una fuerza. Mientras que un sólido tiene una interacción mucho más fuerte entre sus partículas, lo que le permite mantener su forma después de dejadas de aplicar las fuerzas.
¿Qué es el esfuerzo cortante y cómo está relacionado con la mecánica de fluidos?
-El esfuerzo cortante es una fuerza sobre un área y está relacionado con la mecánica de fluidos porque es la medida de la fuerza que causa deformación en un fluido cuando se aplica.
¿Por qué es importante la aceleración en el estudio del movimiento de los fluidos?
-La aceleración es importante porque es la derivada de la velocidad con respecto al tiempo, y nos indica la evolución en el tiempo del movimiento del fluido, es decir, si el fluido está en movimiento o en reposo.
¿Cómo se relaciona la fuerza de rozamiento con el movimiento de un cuerpo en inclinación?
-La fuerza de rozamiento es la interacción entre las llantas del cuerpo y el pavimento. Cuando la fuerza de gravedad (Wx) supera a la fuerza de rozamiento, el cuerpo se desplaza en la dirección de la inclinación.
¿Qué sucedería si se deja de aplicar una fuerza a un fluido que se encuentra en movimiento?
-Si se deja de aplicar una fuerza a un fluido en movimiento, el fluido continuará deformándose y se moverá continuamente debido a su capacidad de deformarse bajo la acción de fuerzas.
¿Por qué el plasma se considera un fluido?
-El plasma se considera un fluido porque es una sustancia totalmente ionizada en la que las partículas tienen interacciones y enlaces muy mínimos, lo que le permite adoptar la forma de su contenedor y se deforma bajo la acción de fuerzas.
¿Cómo se define la deformación en la mecánica de fluidos?
-La deformación en la mecánica de fluidos se define como el cambio en la distancia entre dos puntos o el cambio en el ángulo entre dos superficies debido a la aplicación de una fuerza.
¿Qué es el experimento de flujo de cohete y cómo se relaciona con la mecánica de fluidos?
-El experimento de flujo de cohete es un experimento controlado utilizado para realizar pruebas de modelado y observar cómo los fluidos se deforman y se desplazan bajo la acción de fuerzas. Se relaciona con la mecánica de fluidos porque muestra el efecto del esfuerzo cortante en la deformación y el movimiento de los fluidos.
¿Cuáles son las preguntas clave que surgen al final del video?
-Algunas de las preguntas clave que surgen al final del video incluyen: ¿Por qué se utiliza el esfuerzo en lugar de la fuerza directamente?, ¿qué área se considera al hablar de esfuerzo cortante?, y ¿por qué la deformación en un fluido es continua y no finita?
Outlines
📚 Introducción a la mecánica de fluidos
Este primer párrafo introduce la mecánica de fluidos, definiendo lo que es y cómo se relaciona con el estudio de los cuerpos en reposo o en movimiento bajo la acción de fuerzas. Se utiliza una analogía con un automóvil estacionado para explicar el concepto de reposo y se explora el movimiento de un automóvil inclinado para entender la evolución en el tiempo y la acción de la gravedad. Además, se describe la interacción de un fluido con un sólido y se establece la base para entender los conceptos fundamentales de la mecánica de fluidos.
🌀 Características de los fluidos
En el segundo párrafo se profundiza en la definición de un fluido, distinguiendo entre líquidos, gases y plasma por sus propiedades moleculares y su comportamiento en un recipiente. Se realiza un experimento con dos placas paralelas para ilustrar cómo los sólidos y los fluidos responden a la fuerza aplicados, destacando que los fluidos se deforman continuamente y se desplazan bajo la acción de fuerzas, a diferencia de los sólidos que pueden o no regresar a su forma original después de la deformación.
🔧 Esfuerzo cortante y deformación en fluidos
El tercer párrafo aborda el concepto de esfuerzo cortante, que es la fuerza aplicada sobre una área y cómo esto afecta la deformación de un fluido. Se menciona el experimento conocido como flujo de cohete, que es utilizado para realizar pruebas de modelación en la mecánica de fluidos. Se plantean preguntas sobre la naturaleza del esfuerzo en lugar de la fuerza y la importancia de la área en la interacción. Finalmente, se cuestiona si la deformación en un fluido es infinita y se invita a la audiencia a seguir el curso para obtener respuestas a estas y otras preguntas.
Mindmap
Keywords
💡Mecánica de Fluidos
💡Cuerpos en Reposo o en Movimiento
💡Evolución en el Tiempo
💡Fuerza
💡Fluidos
💡Esfuerzo Cortante
💡Aceleración
💡Balance de Fuerzas
💡Deformación
💡Estado de Equilibrio
💡Interacción Molecula
Highlights
La mecánica de fluidos es el área de la física que estudia los cuerpos en reposo o en movimiento y su evolución en el tiempo bajo la acción de fuerzas.
Los cuerpos en mecánica de fluidos pueden ser cualquier sustancia materia, incluyendo fluidos o la interacción de un fluido con un sólido.
Un ejemplo de reposo es el balance de fuerzas en un carro estacionado, donde la fuerza normal es igual al peso del carro.
En el caso del movimiento, un carro inclinado se desplazará debido a la acción de la gravedad, mostrando cómo las fuerzas afectan el movimiento.
La aceleración es un vector que proporciona dirección y magnitud al cambio en la velocidad del tiempo, clave para el estudio del movimiento de fluidos.
Un fluido es una sustancia que puede adoptar la forma de su recipiente, como el agua, el aceite o el gasolina.
La estructura molecular de los fluidos, como el plasma, muestra una interacción mínima entre las partículas.
Los fluidos, a diferencia de los sólidos, mantienen una deformación continua bajo la acción de una fuerza.
Un experimento con placas paralelas demuestra cómo los sólidos y fluidos reaccionan a fuerzas aplicadas, destacando la diferencia en su capacidad para deformarse.
Los fluidos son definidos como sustancias que se deforman continuamente bajo la acción de un esfuerzo cortante.
El esfuerzo cortante es una fuerza sobre un área, lo que sugiere la importancia del área en la interacción con los fluidos.
Un experimento conocido como flujo de cohete se utiliza para realizar pruebas de modelado y experimentación con fluidos.
El curso de mecánica de fluidos abordará preguntas como por qué se utiliza el esfuerzo en lugar de la fuerza directamente.
Se explorará la importancia del área en la interacción con los fluidos y cuál área es la que realmente interactúa.
Se cuestiona si la deformación en los fluidos es infinita y qué ocurre cuando se deja de aplicar una fuerza.
El vídeo es una introducción al curso de mecánica de fluidos que busca ayudar a los principiantes a entender estos conceptos fundamentales.
El canal planea continuar generando contenido que responda a las preguntas surgidas y profundice en la mecánica de fluidos.
Transcripts
bienvenidos fluido a manos a este primer
vídeo del curso de mecánica de fluidos
en esta introducción vamos a definir qué
es mecánica de fluidos y para realizar
esta actividad vamos a estudiar la
definición de mecánica y la definición
de fluidos iniciamos con la definición
de mecánica ésta se conoce como el área
de la física que estudia los cuerpos en
reposo o en movimiento y su evolución en
el tiempo bajo la acción de fuerzas si
te das cuenta en esta definición
encontramos una serie de palabras claves
por ejemplo en cuerpos reposo movimiento
evolución en el tiempo y acción de
fuerzas cuerpos podemos entender que es
cualquier sustancia materia que tenga
volumen o más en este caso sería fluidos
o la interacción de un fluido con un
sólido para entender la palabra reposo
vamos a utilizar una analogía que
seguramente estás familiarizado
qué es realizar un balance de fuerzas o
una sumatoria de fuerzas y vamos a
hacerla para este carro que se encuentra
estacionado en la carretera
si nosotros queremos realizar este
balance de fuerzas lo primero que
debemos hacer es plantear un sistema de
coordenadas que en este caso lo vamos
hacer en dos dimensiones en x y en g
tenemos nuestra fuerza normal y tenemos
nuestro peso que cuando planteamos la
sumatoria de fuerzas en la componente y
vamos a decir que es igual a cero porque
el carro no se está desplazando ni se
está moviendo por la componente y eso
significa que vamos a tener que nuestra
fuerza normal va a ser igual a w en un
completo equilibrio que se encuentra en
reposo no podemos hacer una sumatoria en
fuerzas en x porque no hay ninguna que
se en esta componente
y en este caso podemos decir que el
carro se encuentra en reposo si lo
miramos para el movimiento vamos a
utilizar el mismo ejemplo pero en esta
vez
el carro se encuentra inclinado y
ustedes saben que por acción de la
gravedad el carro se va a desplazar en
esta dirección
si planteamos nuestro sistema de
referencia en x 100 y vamos a encontrar
que tenemos una fuerza normal un peso
recuerden que el peso siempre va a ser
vertical sin importar la inclinación del
plano vamos a tener una fuerza de
rozamiento que es la interacción que se
da en las llantas con el pavimento
y para realizar eso nuestra sumatoria de
fuerzas de los dos componentes tenemos
que realizar la descomposición de el
peso el cual viene siendo w x y w
si realizamos nuestra sumatoria en
fuerzas en que vamos a tener que es
igual a cero y vamos a encontrar que en
mi fuerza normal va a ser igual al peso
es decir que va a estar totalmente en
equilibrio y les recuerdo que decimos
que es cero porque el carro no se
encuentra en movimiento en este plano en
esta dirección pero cuando lo hacemos en
el plano x vamos a encontrar que si se
va a mover en esta dirección
precisamente porque el carro se está
desplazando por acción de la gravedad y
se va a estar desplazando porque w x
debe ser mayor que la fuerza de
rozamiento que se está produciendo y
como se estaba desplazando vamos a decir
que es igual a la masa por la
aceleración y les recuerdo que la
aceleración es un vector que me va a dar
una dirección un sentido de magnitud al
igual que la fuerza
cuando hacemos el reemplazo vamos a
tener que el w x menos la fuerza de
rozamiento igual a la masa por
aceleración
y si queremos usar el concepto de
aceleración la definición que es la
derivada de la velocidad respecto al
tiempo vamos a encontrar que la
velocidad es una característica del
movimiento y que a su vez el hecho de
que esa velocidad esté cambiando
respecto al tiempo nos va a dar una
evolución en el tiempo es decir que
solamente podemos encontrar esa
evolución en el tiempo si existe un
cambio o un movimiento de la del cuerpo
que estemos estudiando que en este caso
son los fluidos y como se han dado
cuenta dependiendo de las fuerzas que se
están generando podemos decir que ese
cuerpo va a estar en movimiento o va a
estar en reposo
ahora vamos a ver que es un fluído
cuando se nos viene a la cabeza de un
fluído siempre decimos que un fluído es
aquella sustancia que puede adoptar la
forma de un sólido de un recipiente en
este caso podemos ver que tenemos algo
líquido como el agua el aceite la
gasolina adopta de esta forma y si lo
comparamos con el gas que también es un
fluido podemos ver que el gas se va a
distribuir por todo el contenedor y que
tiene que estar totalmente hermético
para que este gas no pueda ser liberado
el caso de que se abra la llave pues
éste va a empezar a moverse hacia hacia
la atmósfera donde hay menor
concentración de gas
pero si miramos la estructura molecular
de estos vamos a encontrar por ejemplo
que el plasma que es un fluido
totalmente ionizado su interacción su
enlace entre las partículas va a ser muy
mínimo lo mismo va a ser para el gas si
lo encontramos para un líquido
encontramos que hay una pequeño enlace
entre ellos que es lo que causa que el
líquido siempre tenga este reposo de
esta manera o sea no vamos a ver un
líquido por acá flotando como sucede con
el gas debido a esos enlaces que se
tienen acá y pues un sólido es va a
tener una interacción muchísimo más
fuerte
pero hasta este punto lo que hemos dicho
es que un fluído puede ser un gas un
líquido plasma pero en un sólido y para
entender la definición de que es un
fluido tenemos que realizar la
comparación entre fluido y sólido para
ello vamos a realizar un experimento
vamos a poner dos placas paralelas en la
cual esta placa de acá se va a encontrar
totalmente fija mientras que la placa
acá me va a permitir deslizarse va a
estar puedo generar un movimiento si
ponemos un sólido entre estas dos placas
supongamos que puede ser una goma y
fijamos dos puntos de control para ver
qué sucede que se llama p&b
a éste le vamos a aplicar una fuerza
generada por el desplazamiento de esta
placa si desplazamos como se encuentra
totalmente en contacto lo que se va a
producir es una deformación es decir
y esto que se está cando acá me sólido
se va a deformar y esa deformación va a
causar que tenga una distancia entre
estos dos puntos que es p
ap prima y ve ave prima también me va a
causar una deformación en este ángulo va
a tener esas dos características de la
deformación si nosotros realizamos este
mismo experimento para un fluido resulta
que vamos a encontrar exactamente lo
mismo
en este punto vamos a encontrar que una
distancia que se debe a la deformación
un ángulo que se debe a la deformación
debido a la fuerza que se está aplicando
pero eso significa hasta este punto que
el sólido y el líquido o los fluidos o
los gases se forman son sustancias que
se están deformando son los cuerpos que
se están estudiando pero qué sucede si
yo dejo de aplicar esa fuerza bueno si
lo miramos para la parte de los sólidos
vamos a encontrar que dependiendo de la
característica que éstos tengan pueden
mantener su forma pensemos por ejemplo
en una plastilina cuando se deforma no
va a regresar a su punto inicial va a
conservar esa forma que se tiene antes
de que llegue a un punto de ruptura por
supuesto
pero también tenemos el otro caso si
hablamos por ejemplo de una caja de
cartón si dejamos de aplicar está fuerza
va a regresar a su estado inicial
pero en cambio para los fluidos va a
tener una característica muy importante
y es que esa deformación que se está
dando ya sabemos que está caracterizada
por una distancia y un ángulo va a ser
continua y eso significa que esa
distancia que se está dando que se ha
producido y ese ángulo se va a ir
incrementando conforme el fluido sigue
formándose es decir que en la primera la
primera situación vimos que quede uno va
a ser menor que de dos y de dos va a ser
menor que de tres y todo esto se debe a
que si dejo de aplicar de todas formas
esta fuerza el fluido va a generar va a
seguir deformando se incrementando a los
ángulos que tenemos acá incrementando
esa distancia que se tiene acá o sea que
eso significa que los fluidos son
sustancias que se deforman continuamente
bajo la acción de una fuerza que se esté
aplicando
si nosotros vemos la definición de
fluido vamos a encontrar que es una
sustancia que se deforma continuamente
ya sabemos porque bajo la acción de un
esfuerzo cortante pero no sabemos qué es
un esfuerzo cortante si miramos por
definición tenemos que el esfuerzo
cortante es una fuerza sobre área eso
implicaría que nuestro experimento
cuando se está deformando el fluido en
el instante que estamos haciendo esto
tendríamos que reemplazar en vez de
fuerza por esfuerzo cortante y ese
esfuerzo cortante dese cuenta que es
proporcionar a la fuerza o sea que entre
mayor fuerza esté aplicando un mayor
esfuerzo cortante se está generando
este experimento a modo de curiosidad se
conoce como flujo de cohete y es un
experimento totalmente controlado donde
los investigadores lo utilizan para
realizar pruebas de modelación o de
experimento que si todo está funcionando
correctamente hasta este punto vemos qué
fluido o la mecánica de fluidos pues son
los estudios de la interacción de las
fuerzas que se tienen sobre un fluido y
que éste pues se va a deformar o va a
estar en reposo de acuerdo a las fuerzas
que se estén aplicando sin embargo en
esta en este pequeño vídeo lo que ha
surgido son más preguntas preguntas como
por qué el esfuerzo y no la fuerza
porque tenemos que ponerlo en términos
de esfuerzo y porque no utilizamos mejor
la fuerza directamente entonces tenemos
que complicar con esta ecuación también
se nos vienen otra pregunta y es cual
área qué área es la que está
interactuando acá será esta área que se
tiene acá en a su relleno o esta área
que se está deformando acá o existirá
otra
y lo más curioso es que será que está
deformación es infinita
es decir que si yo dejo de aplicar este
esfuerzo cortante o dejo de aplicar esa
fuerza será que el frío sigue en
movimiento de una forma infinita bueno
fluida manos hasta aquí voy a dejar este
vídeo en el próximo vídeo voy a
contestar estas preguntas les recuerdo
que esta es la parte introductoria del
curso de mecánica de fluidos voy a
generar seguir generando este tipo de
vídeos en el cual pueden ayudar a muchas
personas que están iniciando en esta
área a entender estos conceptos por
favor suscriban si no si quieren que
continúe con este curso o si están
interesados voy a contestar estas
preguntas cada vez que salgan estos
vídeos se van a generar más y más
preguntas y hoy las contestando poco a
poco nos vemos en una próxima
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