physics-fluidos

name	physics-fluidos
description	Hidrostática, presión, empuje de Arquímedes, ecuación de Bernoulli, caudal, viscosidad y tensión superficial.
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Fluidos

Presión

• Definición: P = F⃗ / A⃗ (Pa = N/m²)
• Presión atmosférica: P_atm = 101 325 Pa = 1 atm = 760 mmHg = 1,013 bar
• Presión manométrica: P_man = P_abs - P_atm
• Presión absoluta: P_abs = P_atm + P_man
• 1 bar = 10⁵ Pa
• 1 atm = 101 325 Pa = 760 Torr

Hidrostática

• Presión a profundidad h: P = P₀ + ρgh
• P₀ = presión en la superficie
• ρ = densidad del fluido (kg/m³)
• g = 9,81 m/s²
• La presión depende SOLO de la profundidad, no de la forma del recipiente

Principio de Pascal

• Un cambio de presión en un fluido encerrado se transmite íntegramente a todos los puntos
• F₁/A₁ = F₂/A₂ (prensa hidráulica)

Principio de Stevin

• La diferencia de presión entre dos puntos de un fluido en reposo: ΔP = ρg·Δh

Empuje (Arquímedes)

• E = ρ_fluido · V_sumergido · g
• Empuje hacia arriba = peso del fluido desalojado
• Flota si: E ≥ P (peso del cuerpo)
• Se hunde si: E < P
• Fracción sumergida: V_sub/V_total = ρ_cuerpo/ρ_fluido

Dinámica de fluidos

Caudal

• Q = A·v (m³/s)
• A = área de la sección, v = velocidad media
• Ecuación de continuidad: A₁v₁ = A₂v₂ (fluido incompresible)

Ecuación de Bernoulli

• P + ½ρv² + ρgh = constante (a lo largo de una línea de corriente)
• P = presión estática
• ½ρv² = presión dinámica
• ρgh = presión hidrostática

Teorema de Torricelli

• v = √(2gh) (velocidad de salida por un orificio a profundidad h)

Viscosidad

• Ley de Poiseuille (tubo cilíndrico): Q = π·ΔP·r⁴ / (8ηL) η = viscosidad (Pa·s)
• Fluidos newtonianos: η es constante
• Fluidos no newtonianos: η depende de la velocidad de deformación

Tensión superficial

• γ = F/L (N/m)
• Fuerza que actúa paralela a la superficie
• Explica la capilaridad, formación de gotas, insectos sobre el agua

Gases

Leyes de los gases ideales

• PV = nRT
• R = 8,314 J/(mol·K)
• n = moles, T = temperatura absoluta (K)

Leyes derivadas

• Boyle: P₁V₁ = P₂V₂ (T constante)
• Charles: V₁/T₁ = V₂/T₂ (P constante)
• Gay-Lussac: P₁/T₁ = P₂/T₂ (V constante)

Errores comunes / Pitfalls

• Presión: SIEMPRE usar Pa (N/m²) en cálculos. No usar atm o bar directamente
• Empuje: usar la densidad del FLUIDO, no del cuerpo
• Bernoulli: solo aplica a fluidos ideales (incompresibles, no viscosos, flujo estacionario)
• Temperatura en gases: SIEMPRE en Kelvin. T(K) = T(°C) + 273,15
• Caudal: Q = A·v, verificar que A esté en m² y v en m/s
• Hidrostática: la presión depende de la profundidad, NO de la forma del recipiente (paradoja hidrostática)

Verificación

• Dimensiones: [P] = M/(L·T²), [Q] = L³/T
• Bernoulli: todos los términos tienen unidades de presión (Pa)
• Empuje: ρ_fluido·V·g → (kg/m³)(m³)(m/s²) = kg·m/s² = N ✓
• Gases: T en Kelvin, P en Pa, V en m³
• Continuidad: si A se reduce, v aumenta