foto perfil

Fluidos en física: definición y características

Publicado el 1 octubre, 2020

¿Qué es un fluido?

Hagamos un viaje a la playa. Es bastante relajante aquí, ¿no? La arena blanca, el agua azul, el aire fresco … ¡de solo pensarlo me dan ganas de hacer física! De acuerdo, ese fue un truco mezquino, pero mientras estamos aquí, también podríamos usar esta excelente ubicación y aprender un poco sobre las diferentes fases de la materia.

Probablemente ya esté bastante familiarizado con estos porque son sólidos (la arena), líquidos (el agua) y gases (el aire fresco). Los sólidos son bastante diferentes de los líquidos y gases porque mantienen su forma. No puede colocar un bloque cuadrado en un agujero redondo porque el bloque es sólido y no se ajusta a la forma del agujero.

Los líquidos y los gases son más similares entre sí porque, a diferencia de los sólidos, ambos se ajustan a la forma de su recipiente. Ambos también fluyen cuando se mueven, y cualquier material que fluya se llama fluido . Cuando pones aire en los neumáticos de tu coche, permanecen inflados porque las partículas de gas llenan todo el espacio interior. Asimismo, cuando llenas tu bañera, no puedes dejar el agua de un solo lado porque fluye para cubrir todo el espacio de la bañera.

Propiedades de los fluidos

Hay ciertas propiedades que comparten los fluidos, aunque sus características específicas pueden ser ligeramente diferentes para cada tipo de fluido. La principal diferencia entre los dos fluidos mencionados aquí es que las partículas de gas están mucho más separadas que las partículas de un líquido. Ambos se extenderán para llenar su recipiente, pero un líquido solo lo hace debajo de su superficie.

Esta importante diferencia nos ayuda a comprender que un gas es compresible , lo que significa que su volumen se puede aumentar o disminuir fácilmente, mientras que un líquido es incompresible , lo que significa que su volumen no se puede cambiar fácilmente. En otras palabras, puede presionar las partículas de gas juntas más fácilmente que las partículas de un líquido. Esto se debe a que hay más espacio entre esas partículas de gas, mientras que las partículas de líquido ya están lo más cerca posible unas de otras.

Una propiedad que comparten todos los fluidos es que tienen densidad . Esta es simplemente la cantidad de materia en un espacio dado para esa sustancia. Otra forma de decir esto es que la densidad es la cantidad de materia por unidad de volumen, o en forma de ecuación: densidad = masa / volumen.

La presión es otra característica importante de los fluidos. Ésta es la fuerza ejercida sobre un área determinada. Hay muchas unidades diferentes que se pueden usar para expresar la presión, como libras por pulgada cuadrada (psi), milímetros de mercurio (mmHg) y Newton por metro cuadrado (N / m ^ 2). Todo depende de la fuerza y ​​el área que estés midiendo.

En un líquido, la presión proviene del peso del fluido y del peso del aire sobre él, que llamamos atmósfera. Sientes esta presión cuando nadas bajo el agua. Cuanto más profundo vas, más presión sientes. Esto se debe a que hay más peso que presiona desde arriba a medida que aumenta la profundidad.

El mismo principio es cierto para los gases atmosféricos. Cuanto menor sea la elevación, más peso y presión experimentará. Pero a pesar de que estos gases te presionan constantemente, no lo sientes porque tu cuerpo tiene la misma presión que el aire circundante. Los peces experimentan lo mismo bajo el agua: sus cuerpos tienen la misma presión que el fluido circundante, por lo que no notan la presión constante que el agua ejerce sobre ellos.

La flotabilidad es otra característica común de los fluidos. Esta es la fuerza hacia arriba de un fluido, que generalmente es percibida por algún objeto en ese fluido. Flotas en una piscina debido a la flotabilidad y un globo de aire caliente se eleva hacia el cielo, también debido a la flotabilidad.

La flotabilidad en un fluido proviene de la presión del propio fluido. Un objeto sumergido en un fluido experimenta presión desde todos los lados. Pero como la presión desde abajo es mayor (porque esa parte del objeto es más profunda), crea una fuerza desequilibrada sobre el objeto y se empuja hacia arriba, levantándolo en el fluido y contra la fuerza de la gravedad.

La viscosidad es otra propiedad importante de los fluidos. ¿Recuerdas cómo dije que todos los fluidos fluyen? Bueno, la viscosidad describe la resistencia de un fluido a fluir. Los fluidos más espesos son más viscosos que los más delgados porque no fluyen tan fácilmente. Por ejemplo, la miel es un fluido muy viscoso porque fluye muy lentamente, mientras que el agua no es tan viscosa porque fluye más fácilmente.

La viscosidad de un fluido cambia con la temperatura, y aquí es donde las cosas se ponen realmente interesantes. El aumento de la temperatura disminuye la viscosidad de los líquidos (haciéndolos fluir más fácilmente), pero aumenta la viscosidad de los gases (haciéndolos fluir con menos facilidad). Esto se debe a que las partículas de un gas ya se mueven con mucho espacio entre ellas, lo que facilita su flujo.

Cuando aumenta la temperatura del gas, las moléculas se mueven aún más, pero esto también significa que chocan más entre sí, lo que dificulta el flujo de las partículas. Por el contrario, las partículas de un líquido ya están muy juntas, pero cuando aumenta la temperatura, las moléculas se esparcen un poco y pueden moverse y fluir más fácilmente.

Una propiedad de los líquidos que es bastante especial es la tensión superficial . Esto forma una capa delgada donde se encuentran un líquido y otro líquido. Se forma una película delgada en la superficie del líquido (de ahí el nombre de tensión superficial), ¡y definitivamente puedes probar esta en casa! Tome un centavo y un gotero y coloque lentamente una gota de agua a la vez encima del centavo. Notará que el agua se acumula en una cúpula en lugar de derramarse directamente del centavo, y esto se debe a la tensión superficial del agua contra el aire. Esta misma propiedad permite otros eventos fascinantes, como insectos que cruzan un estanque o una hoja flotando sobre un lago.

Resumen de la lección

Al igual que los objetos que encontramos en una playa tropical, la mayoría de las cosas en la Tierra se pueden clasificar fácilmente en una de las tres fases de la materia: sólida, líquida o gaseosa. Si bien cada fase tiene propiedades únicas, también comparten algunas propiedades. Así es como podemos categorizar tanto líquidos como gases como fluidos porque ambos son materiales que fluyen.

Los fluidos tienen propiedades comunes que comparten, como compresibilidad , densidad , presión , flotabilidad y viscosidad . Sin embargo, el hecho de que los fluidos compartan características similares no significa que los detalles específicos de esas características sean los mismos para cada material. Por ejemplo, diferentes fluidos tendrán diferentes densidades y viscosidades, y los líquidos y gases responden de manera diferente a los cambios de temperatura. De manera similar, los gases llenan todo su contenedor, lo que ejerce presión sobre el contenedor mismo, pero los líquidos solo pueden llenar su contenedor debajo de su superficie.

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya terminado de revisar esta video lección y transcripción en línea, puede:

  • Recordar las tres formas de la materia y determinar qué caracteriza a un fluido.
  • Compara y contrasta las propiedades de los fluidos.

Articulos relacionados