¿Por qué la presión es baja cuando la velocidad es alta en los fluidos?

No es cierto que “cuando la velocidad es alta, la presión es baja y viceversa”. Es como decir que si la presión de un gas es alta y el volumen es bajo, entonces la temperatura debe ser alta. Esto es totalmente falso, porque mientras pV / T es igual a alguna constante, esa constante no es la misma para todos los escenarios. Lo mismo está pasando aquí.

Lo que es cierto es que, cuando se trata con el mismo flujo de fluido, las partes más rápidas del flujo corresponden a áreas de menor presión del flujo. Este es el principio de Bernoulli. Usemos un ejemplo para ilustrar.

Digamos que tenemos un conducto. En un extremo del conducto, tenemos alta presión, en el otro extremo, tenemos baja presión. Sabemos que el fluido se moverá en el conducto desde la alta presión hasta la baja presión hasta que la presión en ambos lados sea igual, pero en nuestro ejemplo, mantenemos la presión en ambos extremos, de modo que el flujo es constante y inmutable en la naturaleza. También sabemos que el gradiente de presión es constante a lo largo del conducto. La presión no cae repentinamente de 2000 kPa a 1000 kPa en ningún punto: hay un gradiente constante. [1]

Cuando el fluido ingresa al conducto, no se ha estado moviendo. La inercia nos dice que tomará algún tiempo acelerar. En otras palabras, nuestro fluido está acelerando a través del conducto, y cuando sale del conducto, va más rápido que en cualquier otro punto de su recorrido a través del conducto. Lo que vemos de esto es que la velocidad del fluido aumenta a medida que disminuye la presión del fluido. En otras palabras, para acelerar el flujo de fluido, debe bajar la presión. Y si estás en una parte de un flujo que se mueve más rápido que otra parte del flujo, significa que estás en un área de menor presión.

Ahora supongamos que tenemos dos conductos de igual área de sección transversal que se vacían de un depósito de alta presión. Uno de ellos es más largo que el otro, pero el tiempo que tarda el fluido en recorrer ambos conductos es igual. Lo que esto nos dice es que el fluido en el conducto más largo se mueve más rápido que el fluido en el conducto más corto, y por lo que sabemos de cómo funciona un conducto, eso significa que la presión en el conducto más largo es menor que la presión en el conducto más corto conducto.

[1] Es posible tener caídas repentinas de presión como esa, pero no me estoy metiendo en ondas de choque aquí porque no son relevantes para el asunto en cuestión.

Permítanme comenzar con el concepto físico de presión y velocidad en lugar de explicar acerca de la ecuación de Bernoullis o la ley de Boyle.

La presión es una fuerza que actúa en un área unitaria.

En los flujos, se considera que la presión es una fuerza resistente que se opone al flujo. Por ejemplo, imagine que alguien lo está presionando o restringiendo para evitar que se mueva, aquí está experimentando la fuerza resistente en términos de presión. El mismo caso en flujo, presión literalmente restringe el flujo que obviamente resulta en la reducción de la velocidad del flujo.

Esto es cierto solo para el flujo ‘Incompresible’. Y viene del principio de Bernoulli.

cabezal de presión estática + cabezal de velocidad + cabezal de referencia = const.

Entonces, para la misma altura de referencia, la presión debe aumentar si la velocidad disminuye y viceversa.

Pero cuidado, es aplicable solo para flujo incompresible. Para el flujo compresible, las cosas son diferentes. En ese caso, depende de la compresibilidad, el número de Mach, la ecuación de estado, etc.

El hecho de que lo haya mencionado solo es cierto para el fluido incompresible.

Además de la explicación matemática, puede concurrir esto pensando de esta manera: el fluido siempre fluye desde la región de alta presión a la región de baja presión. Entonces, cuando la presión es baja, el fluido alrededor de ese lugar se precipitará a ese lugar que tiene una velocidad muy alta, aumentando así la velocidad local mientras la diferencia de presión no se equilibre.

No necesitas ecuaciones para entender este fenómeno. Las ecuaciones permiten el cálculo de valores, pero no necesariamente explican la física. La conservación de energía puede ser cierta, pero no es intuitiva en cuanto a POR QUÉ esto es importante. Me molesta que la gente siga repitiéndolas cuando la ciencia es muy intuitiva.
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Este fenómeno se entiende fácilmente de esta manera.
Newton debe ser claro en tu mente.
1- Los fluidos (líquidos y gases) tienen masa.
2- Newton (primera ley) nos dice que se necesita una fuerza para cambiar la velocidad (acelerar) cualquier masa.
3- La fuerza en los fluidos que hace esto es una diferencia de presión. Una región de alta presión empuja (acelera) el fluido hacia una región cercana de menor presión.
Así que … Esta es la forma de ver lo de Bernoulli “Presión / Velocidad”.
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En el caso comúnmente establecido donde un fluido de mayor velocidad tiene una presión más baja; se debe a que la región de mayor presión aceleró (mayor velocidad de) el fluido hacia la región de menor presión. Es por eso que se movía más rápido cuando llegó a la región de baja presión.
La VELOCIDAD de un fluido NO CAUSA UNA PRESIÓN MÁS BAJA. Demasiadas personas creen y todavía enseñan este último fragmento sobre “Aire rápido”. ¡ES CIENCIA FALSA! Las demostraciones comúnmente utilizadas para MOSTRAR esta cosa de “aire rápido” se malinterpretan y generalmente ignoran el hecho de que hay un flujo de aire curvo (llamado Efecto Coanda) que causa la presión más baja, NO la velocidad simple.
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Saludos, Steve
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Una referencia autorizada:
Weltner en PDF – “Interpretaciones erróneas de la Ley de Bernoulli”:
http://user.uni-frankfurt.de/~we…
http://www.angelfire.com/dc/nova …
…
http: //hyperphysics.phy-astr.gsu …

La ecuación de Bernoulli se puede deducir de la aplicación del teorema de transporte de Reynold en un flujo sin fricción constante e incompresible, sin transferencia de calor, o hay transferencia de calor, pero acomodada por un cambio igual de la energía interna, en general, esto nos dice que macroscópicamente esta ecuación es conservación de la energía en casos especiales, la razón microscópica detrás de los fenómenos habituales que mencionó, lo considero de la siguiente manera, considere que tiene un flujo incompresible en la tubería con una sección transversal que disminuye gradualmente en la dirección del flujo, ya que el flujo es incompresible la velocidad debe aumentar para que la velocidad de flujo másico no cambie, este aumento en la velocidad se traduce microscópicamente como un aumento en el momento dirigido de las moléculas (que representa la velocidad) a expensas del momento aleatorio de las moléculas (que representa la presión)

La respuesta de Abdelrahman Labán a ¿Cuál es la diferencia entre la presión y la energía cinética de un fluido?

Debe leer el tema de la dinámica de fluidos.

La ecuación clásica de Bernoulli establece que el aumento en la velocidad del fluido ocurre simultáneamente con la disminución de la presión o la energía potencial.

Fuente de la imagen: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/pber.html

en la superficie aerodinámica, tanto el principio de bernoulli como el de continuidad se aplican simultáneamente. No podemos simplemente definir que la presión se reemplace directamente con la velocidad. Si tomas la ecuación de Bernaulli, hay dos términos que puedes encontrar. Uno es presión estática y otro presión dinámica. La presión dinámica será igual a la presión total. Para alcanzar la elevación en la superficie de sustentación, debe haber una presión alta en el fondo de la superficie de sustentación, donde la presión estática en la parte inferior de la superficie de sustentación aumenta y la presión dinámica disminuye (es decir, la velocidad), y la presión total sigue siendo la misma. considere la ecuación de continuidad. Si toma una superficie aerodinámica desde el borde de ataque hasta el borde de ataque, el caudal másico debe ser constante desde el borde de ataque hasta el borde de ataque y el caudal de masa se rige por la densidad y el área. Esto puede ser entendido por Kelvin Teorema de circulación.

Por el principio de Bernoulli. Dijo que la suma de la cabeza de velocidad, la cabeza de presión y la cabeza de gravedad permanece constante en cada punto del fluido. Entonces, cuando la velocidad del fluido es alta, la presión es baja igual que viceversa. Es la conversión entre presión y velocidad, ambas son inversamente proporcionales.

Asumiendo que no se agrega energía, es un problema de conservación. Si aumenta la velocidad del fluido (por ejemplo, como en un venturi), algo más debe suministrar la energía, por lo que se reduce la presión. Eso también funciona a la inversa.

Según tengo entendido, este fenómeno ocurre debido a un hecho muy simple que es: ~

El movimiento en los fluidos generalmente es el resultado de alguna diferencia de presión ya existente … ahora la presión más alta empuja el fluido hacia la región de presión más baja y debido a este empuje, el fluido se acelera más en la región de presión más baja … la presión más baja no se forma debido a que la velocidad del fluido es alta … pero la presión más alta hacia la presión más baja le da una velocidad al fluido.

Espero que esto ayude ^ – ^

Esto se debe al teorema de Bernoulli que establece que la energía total que posee un líquido permanece constante. Si aumenta la velocidad de cualquier fluido, el KE aumenta (KE = kv ^ 2), considerando que no hay cambios en la presión de elevación, la energía disminuye para compensar la pérdida de KE.

🙂

Hasta donde sé, la presión actúa sobre un cuerpo desde todas las direcciones posibles y es lo mismo (al menos cuando no hay una fuerza externa que actúe sobre él). Un ejemplo de esto es nuestra mano que no experimenta ninguna presión porque toda la presión está siendo cancelada a cero por la presión de otras direcciones. Entonces, cuando una bola gira, experimenta cierta resistencia al aire. Cuando la pelota gira en sentido antihorario, el aire que se mueve debajo de ella está en la dirección de rotación de la pelota. Debido a esto, el aire debajo de la pelota se pone en movimiento porque la presión del aire sobre la pelota disminuye. Mientras el aire que se mueve por encima está en una dirección opuesta a la rotación de la pelota. Entonces, el aire sobre la pelota no se altera. Debido a esto, la presión del aire que actúa desde arriba de la pelota es mayor que la presión del aire que actúa desde debajo de la pelota. Debido a esto, la pelota se mueve hacia abajo.

Un caso similar es cuando el techo de una casa se vuela por una tormenta. En este caso, el techo actúa por presión desde la dirección hacia arriba y hacia abajo. Como en esto el aire sobre el techo se mueve más rápido que el aire debajo de él, la presión que actúa desde arriba disminuye y se vuelve más baja que la presión desde abajo. Y cuando la diferencia b / w ambas presiones se vuelven suficientes, el techo se vuela.

Esto puede responderse utilizando la ecuación de Bernoulli que establece la conservación de la energía. Si la parte de energía cinética es mayor que la parte de energía potencial [relacionada con la presión], será menor.

Te di un análisis cualitativo.

Considere el agua fluida en una tubería. Aquí menciono dos formas de visualizar esto:

• Cuando la presión de esta agua es alta , entonces se mueve con alta velocidad hacia la región de baja presión.
• Como, cada fluido se enfrenta a la fuerza en forma de presión para moverse. Entonces, cuando la presión es alta, se siente más fuerza para moverse. Entonces, se mueve a alta velocidad .

Consulte la ecuación de bernoulis

La energía de presión se convierte en energía cinética, por lo que la presión será baja y la velocidad será alta.