Dinámica de los fluidos

Finalmente, el estudio de los medios continuos (fluidos) requiere una serie de conceptos nuevos que permitan tratar  tanto el movimiento de los fluidos como los fenómenos que se producen en los cuerpos sumergidos en sus corrientes. El concepto principal es el de viscosidad, la cual es debida a la fricción existente en el seno del líquido, siendo su valor más alto cuanto mas espeso sea un líquido.

El coeficiente de viscosidad de las sustancias (que se mide en neutonios s/m²) indica así la magnitud de la fuerza interna de rozamiento y la resistencia que opone el fluido a la circulación.

La circulación puede ser de diversos tipos, dependiendo de la velocidad a la que el fluido circula por el tubo. Así, hablamos de régimen laminar cuando la velocidad no es excesivamente alta en relación con la viscosidad, y las capas del fluido se desplazan mutuamente con velocidades que aumentan hacia el centro del tubo.

El régimen no laminar se alcanza cuando, superado un cierto valor critico para la velocidad, aparecen turbulencias en el seno del fluido. En la fase laminar la resistencia es proporcional a la velocidad relativa entre el fluido y el objeto, mientras que en la turbulenta depende del cuadrado de la velocidad relativa, por lo que aumenta para altas velocidades.

La caída de un objeto en el seno de un fluido se ve frenada por la viscosidad de éste (ley de Stokes). Dicha ley afirma que el retardo depende, entre otras, de la viscosidad del fluido, el tamaño del cuerpo y su velocidad en el seno del fluido. Finalmente, consideraremos la relación existente entre la presión y las energías cinética y potencial de un fluido que circula por el interior de un tubo (principio de Bernoulli).

La velocidad del fluido se ve afectada por la modificación del diámetro del tubo, por lo que un estrechamiento implica una aceleración del fluido y un cambio de energía cinética. El principio de Bernoulli afirma que la suma de la presión y las energías cinética y potencial del líquido es constante.

Este hecho explica el fenómeno de sustentación de las alas de las aeronaves, ya que su perfil obliga a que la velocidad del aire sea mayor en la parte superior, por lo que la energía cinética disminuye y la presión es menor que debajo, lo que produce una fuerza resultante que sustenta al aparato.

Publicado en Ciencias naturales y física