Fisica General Burbano

264 ESTUDIO BÁSICO DE LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA. MECÁNICA DE FLUIDOS
Fig. XII-39.– Máquina neumática de pistón.
V
pV p V v p
V v V p V v p p V
1 = 2 ( + ) ⇒
= 2 ( + ) ⇒ 2 =
+
V + v
En general la presión teórica del recinto, al cabo de n emboladas completas, es:
p
n
= p
F
HG
V
V + v
I
KJ
n
F
HG
I
KJ
2
BOMBA ROTATORIA DE GAEDE. Es un cilindro hueco dentro del cual, y excéntricamente, gira otro
con unas paletas que están en contacto constante con las paredes del primero (Fig. XII-40). Al girar
el cilindro interior, en el sentido de la flecha, el gas se expansiona en A y al disminuir su presión
penetra gas por el conducto C, comunicado con el recinto que se desea hacer el vacío. Por otra
parte, el gas comprimido en B sale por D a la atmósfera.
PROBLEMA: 79.
XII – 22. Bombas hidráulicas
Fig. XII-40.– Bomba rotatoria de
Gaede.
Fig. XII-41.– Bombas hidráulicas.
BOMBA HIDRÁULICA ASPIRANTE (Fig. XII-41a). Está destinada a elevar agua a alturas no superiores
a 10 m. El movimiento de vaivén del émbolo produce efectos análogos a los de la máquina
neumática. El agua sube al recinto B por la depresión en él producida en la elevación del émbolo
y pasa a la región A durante el descenso, saliendo por el tubo C al exterior, en un nuevo ascenso.
Si el líquido fuese mercurio la altura máxima a que podría subir sería 76 cm. La altura máxima
para una elevación de agua es: 76 × 13,6 = 1 033 cm ; 10 cm. Esta altura máxima varía con la
presión atmosférica del lugar. Conforme la presión disminuye, la altura máxima de la elevación de
agua disminuye.
BOMBA IMPELENTE (Fig. XII-41b). Al ascender el émbolo penetra el
agua en el cilindro, y luego, por efecto de la presión originada en el
descenso, asciende por el tubo, hasta una altura, dependiente de la
fuerza F aplicada al émbolo: F/A = hrg
BOMBA ASPIRANTE IMPELENTE (Fig. XII-41c). El tubo de aspiración
puede tener, a lo sumo, una altura de 10 metros. La del tubo de impulsión
depende de la fuerza aplicada al émbolo durante su descenso.
XII – 23. Aerostación
Para que un aeróstato se eleve es necesario que su peso sea menor
que el empuje del aire. Se llama fuerza ascensional a la diferencia
entre el empuje y el peso de un globo:
F = E – P
Si V es el volumen de gas que llena el globo, r su densidad y M la
masa del aerostato sin gas, su peso total es: P = Vrg + Mg. Considerando
que V es, prácticamente, el volumen total, el empuje es:
E = Vr′g (r′ =densidad del aire). En consecuencia, la fuerza ascensional
viene expresada por:
F = V r′ g – (V r g + Mg) = Vg ( r′ – r) – Mg
Conforme se asciende, la densidad del aire ( r′) disminuye y, por consiguiente la fuerza ascensional
se hace menor; cuando llega a ser cero el globo se detiene. Entonces se verifica:
Vg ( r′ – r) – Mg = 0 ⇒ V ( r′ – r) = M
Para descender, se disminuye el volumen, por salida de gas, haciéndose entonces la fuerza ascensional
negativa (fuerza descensional).
PROBLEMAS: 80al 84.
D) DINÁMICA DE FLUIDOS EN RÉGIMEN DE BERNOUILLI
XII – 24. Hipótesis y definiciones
La DINÁMICA DE FLUIDOS estudia a los líquidos y gases en movimiento. Caracterizamos el movimiento
de los fluidos por un CAMPO VECTORIAL DE VELOCIDADES v = v (x, y, z, t) correspondiente a la
velocidad que posee cada partícula del fluido en cada punto del espacio que ocupa, y por un CAM-
PO ESCALAR DE PRESIONES p = p (x, y, z, t) referido solamente a los puntos del mismo. Un fluido puede
discurrir fundamentalmente en dos tipos de regímenes:
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