¿Qué es la mecánica de fluidos?

La mecánica de fluidos es una rama de la física que se refiere al 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. Estos son estáticos de fluidos y dinámicas 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 significativamente esta ciencia.

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 los fluidos, incluida la propiedad de la flotabilidad. Los filósofos persas en el período medieval combinaron estas obras antiguas con sus propios estudios de dinámica de fluidos que actuaron como un precursor temprano de la dinámica de fluidos moderna. Figuras históricas tan conocidas como Leonardo da Vinci y Sir Isaac Newton, así como otros, hicieron contribuciones notables a nuestra comprensión de la mecánica de fluidos.

Todo tipo de ciencia comienza con suposiciones básicas y fundamentales que rigen el curso de su estudio. La mecánica de fluidos generalmente se define como tener tres premisas básicas o supuestos en su raíz. El primero es la conservación de la masa, lo que significa que la masa no puede crearse ni destruirse 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 gobierna la mecánica de fluidos es lo que se conoce como la hipótesis del continuo. Esta es una forma de ver fluidos que no tiene en cuenta la presencia de moléculas discretas. En cambio, se supone que las propiedades de un fluido varían de manera 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 utilizada como herramienta en los cálculos. Puede dar lugar a una solución ligeramente imprecisa, pero también a soluciones muy precisas en circunstancias ideales. Existen otros métodos más exactos, pero esta hipótesis a menudo es 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.