La rama científica del campo de la física que estudia el movimiento, los procesos y las características de los fluidos se conoce como mecánica de fluidos.
Mecánica de fluidos es el nombre de una rama de la ciencia física que está contemplada dentro de la denominada mecánica de medios continuos (MMC). Es una disciplina centrada en analizar, básicamente, qué fuerzas influyen en el movimiento de un fluido y cómo son las interacciones entre éste y su entorno.
Adquieren relevancia en este marco los saberes relacionados tanto a la dinámica de fluidos (que, a su vez, se extiende hacia especializaciones como la hidrodinámica y la aerodinámica) como a la estática de fluidos (hidrostática). Además ha ido consolidándose la mecánica de fluidos computacional (CFD), una especialidad llamada incluso dinámica de fluidos computacional o fluidodinámica computacional que estudia y resuelve problemas vinculados al flujo de fluidos apelando a algoritmos y métodos numéricos.
Se trata de un área de estudio que se caracteriza por su complejidad pero también por ser objeto constante de investigación. Cabe resaltar que las aplicaciones de la mecánica de fluidos son múltiples y, en los últimos tiempos, se ha beneficiado y ha crecido su alcance gracias a la innovación tecnológica y a avances logrados a nivel científico.
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ResumenHistoria de la mecánica de fluidos
Al rastrear el origen de la mecánica de fluidos se advierte que sus bases son sumamente arcaicas ya que varias nociones fundamentales de esta disciplina surgieron en tiempos de la antigua Grecia. Teorías y lineamientos propios de la física moderna, en tanto, fueron descubiertos en territorio europeo a lo largo de los siglos XVII y XVIII.
Desde mucho antes de ser valorada científicamente, la esencia de la mecánica de fluidos se aprovechaba en la vida cotidiana para, por ejemplo, hacer obras destinadas al transporte de fluidos o diseñar un sistema de riego.
Se ha podido determinar que Arquímedes ha sido impulsor de planteos que marcaron el nacimiento de la estática de fluidos. Imposible hablar de él sin aludir al principio de Arquímedes, el cual puede deducirse para un fluido a través de las conocidas como ecuaciones de Navier-Stokes. Resulta interesante mencionar que este principio, mediante el cual quedan al descubierto el desplazamiento de los fluidos y la fuerza de flotación, no sirve para fluidos complejos dado que se rompe. Tampoco hay que pasar por alto que no toma en consideración a la tensión superficial que influye en un cuerpo. De la mano de Herón de Alejandría, por sumar precisiones, llegaron los conocimientos acerca del caudal y de la presión.
Se le ha perdido, en parte, el rastro a aportes efectuados durante el antiguo imperio grecorromano sobre hidráulica e hidrostática, pero por fortuna ciertos lineamientos se conservaron y traspasaron épocas.
Leonardo da Vinci estudiando múltiples clases de flujo, Simon Stevin y sus contribuciones en materia de hidrostática, Blaise Pascal con sus investigaciones centradas en los fluidos (a él le debemos el principio o ley de Pascal) y el legado de Daniel Bernoulli (médico, físico y matemático que expuso la bautizada “ecuación de Bernoulli” para describir cómo se comporta un fluido que se mueve en una línea de corriente), por ejemplo, también ayudaron a escribir la historia y a avanzar en el dominio de la mecánica de fluidos.
El sistema cardiovascular del ser humano puede ser analizado teniendo en cuenta la mecánica de fluidos.
Importancia
Aprender en qué consiste y cómo se aprovecha la mecánica de fluidos es importante en numerosos ámbitos. Tal como surge de la práctica, esta disciplina es útil para realizar predicciones acerca de cómo puede comportarse un fluido en distintas circunstancias y se aplica en múltiples sectores industriales.
En el campo de la salud, en tanto, es muy beneficiosa la dinámica de fluidos computacional ya que aporta información y herramientas relacionadas al flujo sanguíneo, así como los expertos en cuestiones meteorológicas se valen de la mecánica de fluidos para desarrollar y resolver modelos matemáticos enfocados en la dinámica atmosférica.
Aquellos que optan por formarse en ingeniería de mecánica de fluidos, por añadir una referencia puntual, están capacitados para desempeñarse en rubros vinculados a los fluidos térmicos y a la hidráulica fluvial, entre otros.
A través de la hidrodinámica se puede obtener información relevante sobre el movimiento y comportamiento del agua de un arroyo, por ejemplo.
Ejemplos de mecánica de fluidos
La mecánica de fluidos proporciona herramientas y recursos para describir, por ejemplo, un sistema biológico. De esta disciplina surgen explicaciones acerca de, en concreto, el aparato circulatorio de los seres humanos y datos centrados en el comportamiento de la sangre (cuya viscosidad está relacionada a más o menor movimiento y la idea de velocidad de flujo se usa para describir la poca o mucha celeridad de la sangre para fluir por los vasos sanguíneos).
En busca de mayores referencias sobre usos, aplicaciones, ejemplos y trascendencia de la mecánica de fluidos se llega a saber, incluso, que en la Universidad de Piura se incorporó equipamiento para potenciar las experiencias educativas y formativas de alumnos que cursan dentro de un programa sobre ingeniería mecánica-eléctrica. Estos dispositivos contribuyen al estudio del comportamiento de fluidos y, en las clases de turbomáquinas hidráulicas, permiten observar e investigar cómo funcionan las máquinas rotodinámicas.
Para ejemplificar qué y cómo es la mecánica de fluidos sirve también detenerse en las características, la utilidad y el funcionamiento de una prensa hidráulica, donde resulta clave el contenido de la ley de Pascal.
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