La física detrás de la mecánica de fluidos: cómo se modelan los fluidos y su movimiento
Escrito por Ben Reina
Tecnólogo y apasionado por la ciencia
La mecánica de fluidos es una rama de la física que se encarga del estudio de los principios físicos que regulan el movimiento de los fluidos y su comportamiento. Los fluidos son sustancias que pueden fluir y deformarse bajo la acción de una fuerza. Esto los diferencia de los sólidos, que mantienen su forma y resisten deformaciones. En este artículo vamos a profundizar en la física detrás de la mecánica de fluidos, explicando cómo se modelan los fluidos y su movimiento.
¿Cómo se define un fluido?
Un fluido se define como una sustancia que no tiene forma definida y se adapta al recipiente que lo contiene. Los fluidos pueden ser líquidos o gases. Los líquidos tienen una densidad mayor que los gases y son prácticamente incompresibles, lo que significa que su volumen no varía significativamente cuando se les aplica una presión. Los gases, por otro lado, son mucho menos densos que los líquidos y son altamente compresibles.
¿Cómo se modela el movimiento de los fluidos?
El movimiento de los fluidos se puede modelar utilizando las leyes de la física, y este proceso es un claro ejemplo del estudio de los principios físicos que regulan el movimiento de los fluidos. En particular, se utiliza la ecuación de Navier-Stokes, que es una ecuación diferencial parcial que describe cómo se mueve un fluido en función de las fuerzas que actúan sobre él. La ecuación de Navier-Stokes es extremadamente compleja y no se puede resolver analíticamente para la mayoría de los casos prácticos. En su lugar, se utilizan métodos numéricos para resolver la ecuación de Navier-Stokes y modelar el movimiento de los fluidos.
¿Qué es la viscosidad?
La viscosidad es una propiedad de los fluidos que describe su resistencia al flujo. Los fluidos con una viscosidad alta son más resistentes al flujo que los fluidos con una viscosidad baja. La viscosidad se debe a la fricción entre las moléculas del fluido. Esta fricción se traduce en una fuerza de resistencia que se opone al movimiento del fluido.
La viscosidad se puede medir utilizando un viscosímetro.
¿Qué es la ley de Bernoulli?
La ley de Bernoulli es una ley de la física que describe cómo se relacionan la velocidad de un fluido, su presión y su altura. La ley de Bernoulli establece que la presión de un fluido disminuye cuando su velocidad aumenta. Esta relación se puede observar en muchos fenómenos cotidianos, como cuando se sopla sobre una hoja de papel y ésta se eleva.
La fuerza de sustentación es una fuerza que actúa sobre un objeto cuando éste se mueve a través de un fluido. La fuerza de sustentación se debe a la diferencia de presión que se crea entre la parte superior e inferior del objeto. Esta diferencia de presión crea una fuerza hacia arriba que contrarresta la fuerza de la gravedad y permite que el objeto se mantenga en el aire. La fuerza de sustentación es la fuerza que hace posible que los aviones vuelen.
¿Qué es la turbulencia?
La turbulencia es un fenómeno que se produce cuando un fluido fluye a través de un objeto o una superficie rugosa. La turbulencia se caracteriza por la formación de remolinos y vórtices en el fluido. La turbulencia es un fenómeno muy complejo que es difícil de modelar matemáticamente, pero es fundamental en el estudio de los principios físicos que regulan el movimiento de los fluidos. Sin embargo, la turbulencia es importante en muchos aspectos de la vida cotidiana, como en el diseño de aviones y automóviles.
¿Qué es la capilaridad?
La capilaridad es un fenómeno que se produce cuando un líquido se eleva por un tubo estrecho, como un tubo capilar. La capilaridad se debe a la adhesión entre las moléculas del líquido y las paredes del tubo. La capilaridad es importante en muchos aspectos de la vida cotidiana, como en la absorción de agua por las raíces de las plantas.
