Volume flow rate and equation of continuity | Fluids | Physics | Khan Academy

Summary

En este video, se explora el flujo de fluidos a través de un tubo de diferentes áreas de entrada y salida. Se analiza cómo el volumen de líquido que entra en el tubo debe ser igual al que sale, dado que los líquidos son incomprensibles. Se introduce la ecuación de continuidad, que establece que el área de entrada multiplicada por la velocidad de entrada es igual al área de salida multiplicada por la velocidad de salida. Además, se menciona el concepto de flujo, que se refiere a la cantidad de volumen que cruza una superficie en un período de tiempo. Este conocimiento será útil para entender la potencia en sistemas de flujo de fluidos.

Takeaways

• 💧 Todo lo que hemos tratado hasta ahora ha sido sobre fluidos estacionarios y presiones estáticas.
• 📏 En un tubo, si un extremo tiene un área mayor que el otro, se producen cambios en el flujo del líquido.
• 🚰 Cuando un líquido entra en el tubo, su velocidad de entrada y el área de entrada son fundamentales para determinar el volumen que fluye.
• 🕒 La distancia que viaja un líquido en un tiempo T se puede calcular usando la fórmula de distancia: velocidad por tiempo.
• 🔄 El volumen de líquido que entra en el tubo debe ser igual al volumen que sale, dado que los líquidos son incomprensibles.
• 🧊 En condiciones ideales, asumimos que no hay fricción y el flujo es laminar, es decir, sin turbulencias ni resistencia.
• ⚖️ La ecuación de continuidad establece que el área de entrada multiplicado por la velocidad de entrada es igual al área de salida multiplicado por la velocidad de salida.
• 📏 La relación entre volumen y tiempo se conoce como flujo, que indica cuánta cantidad de líquido pasa por una superficie en un intervalo de tiempo.
• ⚡ La fórmula de flujo se expresa como V = A × v, donde V es el flujo, A es el área y v es la velocidad.
• 🔍 La comprensión de estos principios es esencial para calcular la potencia en sistemas de fluidos que fluyen a través de tuberías.

Q & A

¿Qué diferencia hay entre fluidos estáticos y fluidos en movimiento?

Los fluidos estáticos se encuentran en equilibrio y se analizan en términos de presión estática, mientras que los fluidos en movimiento se estudian en función de su velocidad y comportamiento dinámico.

¿Qué es el área de entrada y salida en el contexto de un tubo?

El área de entrada (área in) es la sección transversal del extremo del tubo donde el fluido entra, y el área de salida (área out) es la sección transversal donde el fluido sale.

¿Cómo se calcula el volumen de fluido que entra en el tubo durante un tiempo T?

El volumen se calcula multiplicando el área de entrada por la longitud del cilindro de fluido que ha viajado durante el tiempo T, utilizando la fórmula: Volumen = Área × Velocidad × Tiempo.

¿Qué establece la ecuación de continuidad en fluidos?

La ecuación de continuidad establece que el volumen de fluido que entra en un sistema debe ser igual al volumen que sale, lo que se expresa como: Área in × Velocidad in = Área out × Velocidad out.

¿Qué significa que un fluido sea incompresible?

Un fluido incompresible es aquel que no puede ser comprimido, lo que significa que su densidad permanece constante y el volumen que entra en un tubo debe igualar el volumen que sale.

¿Qué es el flujo laminar y cómo se diferencia del flujo viscoso?

El flujo laminar es un tipo de flujo suave y ordenado sin turbulencias, mientras que el flujo viscoso implica resistencia interna debido a la fricción entre las capas del fluido.

¿Qué se entiende por 'flux' en el contexto de fluidos?

El 'flux' se refiere a la cantidad de volumen que cruza una superficie en un periodo de tiempo determinado, y se mide en metros cúbicos por segundo.

¿Por qué se asume que no hay fricción en el análisis de fluidos en este guion?

Se asume que no hay fricción para simplificar el análisis y permitir que el modelo se enfoque en el flujo laminar, evitando complicaciones que surgen con la viscosidad.

¿Qué implica la variación en las áreas de entrada y salida de un tubo para la velocidad del fluido?

Si el área de salida es menor que el área de entrada, la velocidad del fluido aumentará al salir, según la ecuación de continuidad, lo que es crucial para aplicaciones de ingeniería.

¿Qué se discutirá en el próximo video mencionado en el guion?

En el próximo video se discutirá cómo calcular la potencia en un sistema donde el fluido está fluyendo a través de un tubo, utilizando la información presentada.