Fluidos Acelerados

Cuando un fluido está en aceleración constante, las ecuaciones de presión y fuerza de flotación se modifican. Supongamos que un recipiente de vidrio se coloca en un ascensor acelerando hacia arriba con una aceleración constante, a. En el recipiente, supongamos que hay un cilindro delgado de altura h con un área transversal infinitesimal, ΔS.

Aceleración de fluidos

Se considera el movimiento del líquido dentro de este cilindro infinitesimal para obtener la diferencia de presión. Tres fuerzas verticales actúan sobre este líquido:

1. Una fuerza hacia arriba debido al líquido presente debajo de la superficie inferior del cilindro.
2. Una fuerza hacia abajo debido al líquido por encima de la superficie superior del cilindro.
3. Una fuerza hacia abajo debido al peso del elemento cilíndrico.

Bajo estas tres fuerzas, el líquido se acelera hacia arriba. Utilizando la segunda ley de Newton, se obtiene la siguiente expresión:

Representar la masa del elemento de fluido en términos de densidad (⍴) simplifica la ecuación y se obtiene la expresión para la diferencia de presión de un fluido acelerado.

Para obtener la fuerza de flotación, supongamos que un cuerpo es sumergido en el mismo líquido acelerado. Experimenta una fuerza de flotación y una fuerza debido a su peso. Para simplificar, el cuerpo es reemplazado por un volumen igual del mismo líquido. A partir de la segunda ley de Newton, se expresa la fuerza de flotación en términos de aceleración y se obtiene la siguiente expresión: