Sección 3
FLUIDOS EN MOVIMIENTO
En la naturaleza encuentras fluidos en movimiento como el aire, los ríos, el océano; incluso cuando riegas el jardín con una manguera de plástico el flujo de agua cambia si presionas la boca de la manguera. Por otra parte, si observas el humo que sale de una vela extinta (figura 2.49), podrás ver cómo este humo comienza a subir con un flujo aproximado de líneas de corriente, y que a medida que avanza se vuelve turbulento y rotacional. Pero ¿cómo describirías el movimiento del humo que asciende de la vela o de un río turbulento? El área de la mecánica que estudia los fluidos en movimiento se denomina dinámica de fluidos o hidrodinámica y se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento; las que son enormemente complejas. Aunque la hidrodinámica tiene una importancia práctica mayor que la hidrostática, en esta sección trataremos algunos conceptos básicos. De este modo, para poder aplicar cualitativamente la ley de Bernoulli y formular explicaciones a situaciones importantes, usaremos modelos idealizados sencillos y principios que ya conocemos, como las leyes de Newton y la conservación de la energía. Además, necesitas estrategias para resolver problemas y organizar e interpretar datos empíricos. Y aun así, apenas tocaremos la superficie de este amplio e interesante tema.
Figura 2.49
AL LEER APRENDERÁS
• A aplicar cualitativamente la ley de Bernoulli a fenómenos físicos CONCEPTOS CLAVE
Fluido ideal Línea de corriente y línea de flujo Ecuación de continuidad Ecuación de Bernoulli Hidrodinámica
Capítulo 2
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TEMA 1:
Flujo de un fluido
El movimiento de un fluido recibe el nombre de flujo. Este puede ser en extremo complejo, como se aprecia en las corrientes de los ríos o en las llamas de una fogata, pero en algunas situaciones se puede representar con modelos idealizados relativamente simples. Pero, ¿cuáles son las condiciones para que las leyes de la hidrodinámica puedan ser expresadas de manera sencilla? Leonard Euler fue el primero en reconocer que las leyes dinámicas para los fluidos solo pueden expresarse de forma relativamente sencilla si se supone que el fluido es incompresible e ideal, es decir, que se pueden despreciar los efectos del rozamiento y la viscosidad. De este modo, un fluido ideal es incompresible (su densidad no cambia) y no tiene fricción interna (viscosidad). Los líquidos casi siempre son aproximadamente incompresibles, pero también podemos tratar un gas como incompresible si las diferencias de presión de una región a otra no son muy grandes.
108 Unidad 1: Fuerza y movimiento
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