Exploración y análisis de de Variables en Fluidos
¿Qué Son los Fluidos?
De manera sencilla, un fluido es cualquier sustancia que puede fluir, es decir, que se deforma y cambia de forma fácilmente para adaptarse al recipiente que lo contiene. A diferencia de un sólido (como una piedra o una mesa), que tiene una forma fija, un fluido no la tiene.
Los fluidos se dividen principalmente en dos tipos que vemos a diario:
- Líquidos:
- Piensa en el agua, la leche, el aceite o el jugo.
- Los líquidos tienen un volumen definido (si tienes un litro de agua, siempre será un litro, sin importar el recipiente).
- Pero no tienen una forma fija; siempre toman la forma de la botella, el vaso o el balde donde los pongas.
- Sus partículas están juntas, pero pueden deslizarse unas sobre otras, lo que les permite fluir.
- Gases:
- Piensa en el aire que respiramos, el gas de un globo, o el vapor de agua.
- Los gases no tienen ni forma ni volumen definidos.
- Sus partículas están muy separadas y se mueven muy rápido en todas direcciones. Por eso, un gas siempre se expandirá para llenar completamente cualquier recipiente en el que lo pongas, sin importar lo grande que sea.
- A diferencia de los líquidos, los gases sí se pueden comprimir fácilmente (hacer que ocupen menos espacio al aplicar presión).
Variables Clave en el Comportamiento de los Fluidos
1. Presión
La presión es quizás la variable más fundamental. Ya hablamos de ella en la primera clase, ¿recuerdas el experimento del vaso invertido y la manguera con el dedo?
- ¿Qué es? Es la fuerza que un fluido ejerce sobre una superficie (o sobre las paredes del recipiente que lo contiene), dividida por el área de esa superficie.
- ¿Por qué es importante?
- La presión del aire (atmosférica) nos rodea y explica por qué no se cae el agua de un vaso invertido.
- La presión del agua aumenta con la profundidad, por eso el chorro de una botella sale con más fuerza por el agujero de abajo.
- Es lo que hace funcionar las jeringas y los sistemas hidráulicos: al aplicar presión en un punto, esa presión se transmite a través del fluido.
2. Densidad
La densidad nos dice qué tan "apretada" está la materia en un fluido.
- ¿Qué es? Es la cantidad de masa (cuánta "materia" hay) en un determinado volumen (el espacio que ocupa). Piensa en un kilo de plumas y un kilo de piedras: pesan lo mismo, pero las plumas ocupan mucho más espacio. Las piedras son más densas.
- ¿Por qué es importante?
- Determina si un objeto flota o se hunde en un líquido (como el barco gigante vs. la piedrita). Si un objeto es menos denso que el fluido, flotará.
- Influye en la presión hidrostática: los fluidos más densos ejercen más presión a la misma profundidad.
3. Viscosidad
La viscosidad es como la "resistencia a fluir" de un líquido.
- ¿Qué es? Es la medida de qué tan "espeso" o "pegajoso" es un fluido.
- El agua es poco viscosa: fluye muy rápido.
- La miel o el aceite de cocina son más viscosos: fluyen mucho más lento.
- ¿Por qué es importante?
- Afecta la velocidad con la que un fluido se mueve por una tubería o un canal. Un fluido más viscoso se moverá más lento y generará más "fricción" interna.
- Es clave en la lubricación (el aceite del motor de un carro tiene que tener la viscosidad adecuada para proteger las piezas).}
4. Caudal y Velocidad de Flujo
Estas dos variables están muy relacionadas con el movimiento de los fluidos.
- Caudal:
- ¿Qué es? Es la cantidad de fluido que pasa por un punto en un determinado tiempo. Imagina cuántos litros de agua salen de un grifo por minuto.
- ¿Por qué es importante? Es crucial para saber cuánto líquido o gas estamos moviendo. Por ejemplo, cuánto aire se necesita para ventilar un salón o cuánta agua llega a una casa.
- Velocidad de Flujo:
- ¿Qué es? Es la rapidez con la que se mueven las partículas del fluido en una dirección específica.
- ¿Por qué es importante? La velocidad y el área por donde pasa el fluido están directamente relacionadas con el caudal (si el área se reduce, la velocidad aumenta para mantener el mismo caudal, como cuando pones el dedo en la manguera).
5. Temperatura
La temperatura no es una propiedad intrínseca del fluido como las anteriores, pero ¡afecta muchísimo a las otras variables!
- ¿Qué es? La medida de la energía térmica de las partículas de un fluido.
- ¿Por qué es importante?
- Afecta la viscosidad: La miel caliente fluye más fácil que la miel fría (su viscosidad disminuye).
- Afecta la densidad: El agua fría es un poco más densa que el agua caliente. El aire caliente es menos denso que el aire frío (por eso los globos aerostáticos suben).
- En el caso de los gases, la temperatura también afecta la presión (si calientas un gas en un recipiente cerrado, la presión aumenta).
Ver el siguiente video
Favor copiar las preguntas en su cuaderno así como las respuestas, de acuerdo a lo que entienda del video. Se debe tener en cuenta los errores de ortografía, por cada error se rebajan décimas. Igualmente se harán preguntas al azar para ver como les fue en la comprensión del video.
- ¿Qué es un fluido?
- ¿Qué característica principal tienen los fluidos?
- ¿Qué estados de la materia se consideran fluidos?
- ¿Qué pasa cuando metemos un fluido en un vaso?
- ¿Cuál es la diferencia principal entre líquidos y gases?
- ¿Qué es la mecánica de fluidos?
- ¿Qué es la compresibilidad?
- ¿Qué fluido es más compresible: el aire o el agua?
- ¿Qué es la viscosidad?
- ¿Cuál fluido tiene más viscosidad: el agua o la miel?
- ¿Qué causa la tensión superficial?
- ¿Qué ejemplo se da para explicar la tensión superficial?
- ¿Qué es la densidad?
- ¿Qué sucede cuando se mezclan líquidos con diferente densidad?
- ¿Qué es el volumen específico?
- ¿Qué es el peso específico?
- ¿Qué es la gravedad específica?
- ¿La gravedad específica tiene unidades?
- ¿Cómo cambia la presión con la profundidad?
- ¿Qué pasa con la presión si se reduce el área de una tubería?