Giles, Mecanica de fluidos

MECÁNICA DE FLUIDOS

Alberto de la Fuente Stranger
Yarko Niño Campos
Aldo Tamburrino Tavantzis

v.1.0

2010

Cap´
ıtulo 1
Introducci´n
o
1.1

Motivaci´n
o

Interesarnos en estudiar el movimiento de los fluidos parece ser obvio y no requerir mayor
justificaci´n si consideramos que sin ellos, simplemente no existir´
o
ıamos. Un alien´
ıgena, al
observar nuestro planeta desdeel espacio exterior lo m´s probable es que lo llame “Agua”
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y no “Tierra”, al ver que el 70% de la superficie terrestre est´ constituido por agua, como
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se aprecia en la Figura 1.1. Pero no es s´lo el agua el unico fluido que caracteriza nuestro
o
´
planeta, el extraterrestre tambi´n detectar´ la presencia de otro fluido, la atm´sfera, en el
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o
que ocurren fen´menos a gran escala,como los huracanes sobre el Oc´ano Pac´
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e
ıfico de la
Figura 1.1.

Figura 1.1: Vista la Tierra desde el espacio exterior y fen´menos atmosf´ricos.
o
e
http://www.nasa.gov/audience/foreducators/k-4/features/F Visible Earth.html
http://veimages.gsfc.nasa.gov/20946/image08092006 md.jpg

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CI3101: Mec´nica de Fluidos
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Introducci´n
o

La vida requiri´ de un medio fluido para sudesarrollo, y hace unos 4400 millones de
o
a˜ os la existencia de una atm´sfera gaseosa y las condiciones imperantes facilitaron la forn
o
maci´n de compuestos org´nicos. Uno de los resultados de la evoluci´n, el ser humano, est´
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compuesto en un 95% de agua. El di´metro de la Tierra es aproximadamente 12.756 km,
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pero la parte s´lida constituye s´lo una c´scara superficial con unespesor entre 8 y 40 km,
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dependiendo si es en la zona de los oc´anos o de los continentes. Gran parte del resto est´
e
a
constituido por fluidos con caracter´
ısticas especiales (altamente viscosos o no-newtonianos y
propiedades electromagn´ticas), sometido a altas presiones y temperaturas, encontr´ndose
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inmediatamente bajo la corteza, el manto, una capa de 2900 km de rocafundida, seguida
por el n´ cleo exterior formado b´sicamente de hierro fundido y en el centro el n´ cleo interno,
u
a
u
la regi´n de mayor temperatura (similar a la que existe en la superficie del Sol), siendo una
o
esfera s´lida de 1220 km de di´metro constituida por hierro y n´
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ıquel.

Figura 1.2: Regiones del interior de la Tierra

c Departamento de Ingenier´ Civil, Universidad deChile
ıa

2

CI3101: Mec´nica de Fluidos
a

Introducci´n
o

La historia de la humanidad ha sido moldeada por la acci´n de los fluidos y la fluo
idodin´mica. Muchos de los procesos que han definido la morfolog´ de la Tierra involucran
a
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flujos de agua sobre ella, definiendo una geograf´ que ha limitado o favorecido los fen´menos
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de inmigraci´n tanto del hombre como de otrosseres vivos, con sus consecuentes efectos en
o
el desarrollo de la civilizaci´n. No es coincidencia que casi todas las grandes civilizaciones
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se hayan desarrollado en torno a grandes r´
ıos: Es as´ como se asocian inseparablemente a
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la civilizaci´n que se desarroll´ en Mesopotamia los r´ Tigris y Eufrates, la civilizaci´n
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ıos
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egipcia es asociada con el r´ Nilo, la china conel r´ Amarillo y la del valle del Indus con el
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r´ Indo.
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Procesos relacionados con la mec´nica de fluidos los encontramos en los fen´menos
a
o
clim´ticos y atmosf´ricos, movimiento de veh´
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e
ıculos (trenes, autom´biles, barcos, aviones,
o
etc.), medioambiente, fisiolog´ y medicina, deportes y recreaci´n, armamentos, etc.
ıa
o
Evidentemente, el desarrollo de la mec´nica defluidos y la forma en que se presenta
a
en este curso se basa en el m´todo cient´
e
ıfico. Esto, que puede parecer obvio hoy, es algo
relativamente reciente en la historia de la civilizaci´n. La forma de explicar los fen´menos
o
o
naturales ha cambiado a lo largo del tiempo y es as´ como podemos identificar tres maneras
ı
de hacerlo: mediante una mitolog´ de la naturaleza, una filosof´ de...