Demostración ecuación de bernoulli
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La ecuación de Bernoulli describe la conservación de la energía en un fluido en movimiento. Se demuestra que en un fluido incompresible, el volumen permanece constante cuando fluye de una sección de área más grande a una más pequeña, y la energía cinética y potencial gravitatoria cambian para mantener la energía total constante. Al aplicar el principio de conservación de la energía a la porción de fluido, se obtiene la ecuación de Bernoulli que relaciona la presión, velocidad y altura en dos puntos del flujo.
Demostración ecuación de bernoulli
- 1. Ecuación de Bernoulli (demostración) Si al cabo de cierto tiempo, el fluido se mueve desde la región cuya área transversal es A1 hacia la región de área A2. Como el agua es incompresible, sólo cambia la longitud ∆x1 a ∆x2. El volumen permanece constante: ∆V1=∆V2 A1. ∆x1 = A2.∆x2 Tanto la energía cinética como la energía potencial gravitatoria cambian: ∆Ec= భ మ m (v2 2 – v1 2 ) y ∆Epg= mg (h2 – h1) En donde “m” es la masa del volumen del fluido considerado y cuya densidad será: ρ= ୫ ∆ Para mantener el flujo en estas condiciones, el fluido debe empujarse de izquierda a derecha, por ejemplo con una bomba que ejerza una presión P1. Mientras sobre el fluido se aplica tal presión, el fluido reacciona aplicando una presión en contra P2. Como P=F/A, ambas fuerzas pueden representarse como F=P.A. El trabajo realizado sobre la porción de fluido por la bomba será: W1=F1.d= +F1.∆x1= +(P1.A1).∆x1 Mientras que el trabajo realizado por esta porción de fluido en contra, será: W2=F2.d= -F2.∆x2= -(P2.A2).∆x2 Ambos trabajos son no conservativos de la energía. Por tanto, podemos expresar el trabajo total desarrollado sobre la porción de fluido como: WNC= W1 + W2 = +(P1.A1).∆x1 - (P2.A2).∆x2 Y como el volumen de la porción es ∆V= A1. ∆x1 = A2.∆x2 quedará: WNC= P1.∆V1 - P2.∆V2 O en términos de densidad: WNC= P1. ୫ ρ - P2. ୫ ρ Con ello, ya aplicamos el principio de conservación de la energía: ∆Ec + ∆Epg = WNC భ మ m (v2 2 – v1 2 ) + mg (h2 – h1) = P1. ୫ ρ - P2. ୫ ρ De donde, multiplicando por ρ/m a toda la expresión, llegamos a la conocida Ecuación de Bernoulli: (P2 – P1) + భ మ ρ (v2 2 – v1 2 ) + ρg (h2 – h1) = 0