miércoles, 23 de agosto de 2023

Biofísica 2 Fluidos (20) 26. Fluidos ideales

 Por un caño horizontal de sección variable fluye un líquido de viscosidad insignificante.

Calcule la diferencia de presión entre los extremos del caño (indique cuál es mayor) en función de la velocidad de entrada v y la densidad del líquido δ si:

 

a)     la sección a la salida del caño es el triple que la de entrada,

 

Q = v S = constante (Ecuación de continuidad)

 

donde

Q = caudal

v = velocidad

S = sección

d = diámetro

 

Caudal en cada sección de tubo

Sección entrada (1):  Q = v1 S1

Sección salida (2):  Q = v2 S2

 

Donde

v1 = velocidad de entrada = v

S1 = sección de entrada = S

S2 = sección de salida = 3 S

 

Reemplazando y despejando v2

v2 = v S / 3 S   = v / 3

 

P + 1/ 2 δ v^2 + δ g h = constante (Ecuación de Bernoulli)

 

donde

P = presión

δ = densidad

g = gravedad

h = altura del tubo

 

Ecuación en cada sección del caño

Sección entrada (1): P1 + 1/ 2 δ v1^2 + δ g h2

Sección salida (2):  P2 + 1/ 2 δ v2^2 + δ g h2

 

Igualando y remplazando h1 = h2 = h (tubo horizontal)

P1 + 1/ 2 δ v1^2 + δ g h = P2 + 1/ 2 δ v2^2 + δ g h

 

Reemplazando y despejando P1 – P2

P1 – P2 = 1/ 2 δ (v/3)^2 - 1/ 2 δ v^2   = 1/2 δ (v^2 / 9 – v^2) = - 4/9 δ v^2

 

S1 <  S2 à v1 > v2 à P1 <  P2

 

b)    el diámetro a la salida del caño es el triple que el de la entrada.

 

Q = v S = constante (Ecuación de continuidad)

 

donde

Q = caudal

v = velocidad

S = sección = π (d/2)^2

d = diámetro

 

Caudal en cada sección de tubo

Sección entrada (1):  Q = v1 π (d1/2)^2

Sección salida (2):  Q = v2 π (d2/2)^2

 

d1 = diámetro de entrada = d

d2 = diámetro de salida = 3 d

 

Reemplazando y despejando v2

v2 = v (d / (3 d))^2   = v / 9

 

P + 1/ 2 δ v^2 + δ g h = constante (Ecuación de Bernoulli)

 

Ecuación en cada sección del tubo

Sección entrada (1): P1 + 1/ 2 δ v1^2 + δ g h2

Sección salida (2):  P2 + 1/ 2 δ v2^2 + δ g h2

 

Igualando y remplazando h1 = h2 = h (tubo horizontal)

P1 + 1/ 2 δ v1^2 + δ g h = P2 + 1/ 2 δ v2^2 + δ g h

 

Reemplazando y despejando P1 – P2

P1 – P2 = 1/ 2 δ (v/9)^2 - 1/ 2 δ v^2   = 1/ 2 δ (v^2 / 81 -  v^2) = - 40/81 δ v^2

 

d1 < d2 à S1 <  S2 à v1 >  v2 à P1 < P2

 

 

No hay comentarios:

Publicar un comentario