Fundamentos y características de la mecánica de fluidos

La mecánica de fluidos es una rama de la física que se ocupa del estudio de los fluidos y las formas en que interactúan con las fuerzas. Tanto los líquidos como los gases se consideran fluidos a los efectos de esta rama de la ciencia. A menudo, el campo de la mecánica de fluidos se divide en dos campos de estudio más específicos. Se trata de estática de fluidos y dinámica de fluidos, que se refieren a fluidos en reposo y fluidos en movimiento, respectivamente. La mecánica de fluidos puede involucrar matemáticas muy complejas, y la ayuda de las computadoras modernas ha mejorado esta ciencia significativamente.

Isaac Newton sentó algunas de las bases para la comprensión de la mecánica de fluidos.

Las raíces cronológicas de la mecánica de fluidos se remontan al menos a los antiguos griegos. El físico e inventor griego Arquímedes fue el autor de algunos de los primeros estudios que conocemos sobre la estática de fluidos, incluida la propiedad de la flotabilidad. Los filósofos persas del período medieval combinaron estas obras antiguas con sus propios estudios de dinámica de fluidos que actuaron como un precursor de la dinámica de fluidos moderna. Figuras históricas tan conocidas como Leonardo da Vinci y Sir Isaac Newton, entre otras, hicieron contribuciones notables a nuestra comprensión de la mecánica de fluidos.

Leonardo da Vinci hizo contribuciones notables al estudio de la mecánica de fluidos.

Todo tipo de ciencia comienza con supuestos básicos y fundamentales que rigen el curso de su estudio. La mecánica de fluidos se define típicamente por tener tres premisas o supuestos básicos en su raíz. La primera es la conservación de la masa, lo que significa que la masa no se puede crear ni destruir espontáneamente, aunque puede cambiar de forma. El segundo supuesto, la conservación del impulso, es algo similar. Esta ley establece que el impulso total en un sistema cerrado es constante y no puede aparecer o desaparecer espontáneamente.

El tercer supuesto básico que rige la mecánica de fluidos es lo que se conoce como hipótesis del continuo. Esta es una forma de ver los fluidos que no tiene en cuenta la presencia de moléculas discretas. En cambio, se supone que las propiedades de un fluido varían de forma continua de un punto al siguiente.

Debido a que ignora la naturaleza real de las pequeñas partículas de materia, la hipótesis del continuo es solo una aproximación que se utiliza como herramienta en los cálculos. Puede resultar en una solución ligeramente inexacta, pero también en soluciones que son muy precisas en circunstancias ideales. Existen otros métodos más exactos, pero esta hipótesis suele ser bastante útil como suposición preliminar. Muchas veces, también se puede suponer que un fluido dado es incompresible, lo que significa que no se puede comprimir. Sin embargo, esto solo es cierto para los líquidos y no para los gases.

La dinámica de fluidos se ocupa de los fluidos que están en movimiento.