mecanica de los fluidos

1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES:

Definición de fluido. Clasificación de los fluidos. Antecedentes históricos. Importancia del estudio de la Mecánica de Fluidos. Unidades básicas. Sistemas de referencia. Propiedades de los fluidos relacionadas con la masa o el peso. Conductividad térmica. Viscosidad elástica. Tensión superficial. Presión de vapor.

1.1. Mecánica de fluidos:

La mecánica defluidos es la rama de la mecánica de medios continuos (que a su vez es una rama de la física) que estudia el movimiento de los fluidos (gases y líquidos) así como las fuerzas que los provocan. La característica fundamental que define a los fluidos es su incapacidad para resistir esfuerzos cortantes (lo que provoca que carezcan de forma definida). También estudia las interacciones entre el fluido yel contorno que lo limita. La hipótesis fundamental en la que se basa toda la mecánica de fluidos es la hipótesis del medio continuo.

1.2. Medio continuo:

Se entiende por medio continuo un conjunto infinito de partículas (que forman parte, por ejemplo, de un sólido, de un fluido o de un gas) que va a ser estudiado macroscópicamente, es decir, sin considerar las posibles discontinuidadesexistentes en el nivel microscópico (nivel atómico o molecular). En consecuencia, se admite que no hay discontinuidades entre las partículas y que la descripción matemática de este medio y de sus propiedades se puede realizar mediante funciones continuas.

1.3. Reseña histórica:

El deseo de los hombres por adquirir conocimientos acerca de los fenómenos de los fluidos, tuvo sus comienzos altratar de resolver los problemas de abastecer sus poblaciones de agua, de irrigar sus campos de cultivo, con la navegación, y la derivación de energía de las corrientes de agua.

Con conocimientos muy rudimentarios, desde tiempos muy remotos ya tanto en Mesopotamia como en Egipto alrededor del año 4000 A.C. se construyeron pozos, canales y ruedas hidráulicas que aseguraban el regadío de vastaszonas, destacándose los jardines colgantes de Babilonia y el aprovechamiento de zonas de riego en las riberas del río Nilo.

Durante el imperio romano (29 A.C. – 395 D.C.) se construyeron canales para el abastecimiento y distribución del agua a la población, así como también la construcción de redes para la eliminación de las aguas servidas.

Sin embargo, con excepción de Arquímedes (287 – 212A.C.), quien crea el tornillo helicoidal y enuncia el principio de flotación, es de muy escaso valor la contribución de esa época, a nuestro conocimiento actual.

Desde la caída de Roma (476 D.C.) hasta el Renacimiento (Siglos XV y XVI), no hubo ningún progreso, ni en la construcción de obras, ni en el pensamiento científico que se reflejara en la hidráulica actual. Así en realidad esta cienciase inicia de nuevo con los diseños de Leonardo da Vinci (1452 – 1519), quien entre otras cosas, estudio el vuelo de las aves, muestra la aparición de vórtices (flujo turbulento en rotación espiral con trayectorias de corriente cerradas) en la zona de separación del flujo y construyó un canal con exclusas en Milán.

Después del tiempo de Leonardo, la acumulación de conocimientos hidráulicos,se hace cada vez mayor, especialmente con los aportes de Galileo, Torricelli, Mariotte, Pascal, Newton, Pitot, Bernoulli, Euler y D’Alembert.

A pesar de que las teorías propuestas por estos hombres de ciencia se podrían confirmar aproximadamente por experimentos rudimentarios, las muchas divergencias entre teoría y realidad hicieron decir a D’Alembert (1717 – 1783): “La teoría de los fluidosnecesariamente, se debe basar en experimentos”:

Este conflicto entre en teoría y experimentación dio origen a dos corrientes en el estudio de los fluidos: una que trata del aspecto teórico en el estudio de los fluidos y crea una ciencia esencialmente matemática, alrededor de un fluido ideal; y la segunda, que se interesaba en los aspectos prácticos y de aplicación inmediata a los problemas de...