Que estudia la hidrodinamica en fisica

Hidrodinámica en física

La hidrodinámica es el estudio de los líquidos en movimiento. Ejemplos de aplicaciones: determinación del caudal másico del petróleo a través de oleoductos, medición de flujos alrededor de pilones de puentes y plataformas marinas, diseño de cascos de barcos, optimización de la eficiencia de la propulsión, predicción de patrones meteorológicos y dinámica de olas, y medición de flujos de metales líquidos. Entre los beneficios del estudio de la hidrodinámica se encuentran la disminución del consumo de combustible, la reducción de la resistencia aerodinámica de las estructuras, la minimización del ruido y las vibraciones y la atenuación de efectos no deseados, como las incrustaciones.

La hidráulica se ocupa de las propiedades mecánicas de los líquidos, centrándose en los usos de ingeniería de las propiedades de los fluidos. Algunas aplicaciones industriales de la hidráulica son: flujo de tuberías, diseño de presas, bombas, turbinas, energía hidroeléctrica, dinámica de fluidos computacional, medición de flujos, comportamiento de canales fluviales y erosión. Además, otras aplicaciones son: funciones de válvulas cardíacas, flujos sanguíneos, dinámica de olas, transporte de sedimentos, ingeniería costera e hidrología fluvial.

Dinámica de fluidos computacional

Típica forma aerodinámica de lágrima, suponiendo un medio viscoso que pasa de izquierda a derecha, el diagrama muestra la distribución de la presión como el grosor de la línea negra y muestra la velocidad en la capa límite como los triángulos violetas. Los generadores de vórtices verdes impulsan la transición al flujo turbulento y evitan el reflujo, también llamado separación de flujo, de la región de alta presión en la parte posterior. La superficie de delante es lo más lisa posible o incluso emplea piel de tiburón, ya que cualquier turbulencia aquí aumenta la energía del flujo de aire. El truncamiento de la derecha, conocido como Kammback, también impide el reflujo desde la región de alta presión de la parte trasera a través de los alerones hacia la parte convergente.

En física e ingeniería, la dinámica de fluidos es una subdisciplina de la mecánica de fluidos que describe el flujo de fluidos (líquidos y gases). Tiene varias subdisciplinas, como la aerodinámica (estudio del aire y otros gases en movimiento) y la hidrodinámica (estudio de los líquidos en movimiento). La dinámica de fluidos tiene múltiples aplicaciones, como el cálculo de fuerzas y momentos en aeronaves, la determinación del caudal másico del petróleo en oleoductos y gasoductos, la predicción meteorológica, la comprensión de las nebulosas en el espacio interestelar o la modelización de la detonación de armas de fisión.

¿Por qué es importante la hidrodinámica?

En las secciones anteriores hemos desarrollado modelos "hidrostáticos" para fluidos cuando éstos se encuentran en reposo (en algún sistema de referencia inercial). En esta sección, desarrollaremos modelos "hidrodinámicos" para analizar lo que ocurre cuando los fluidos fluyen. Restringiremos nuestros modelos a los fluidos que fluyen de forma "laminar", en lugar de "turbulenta".

El flujo laminar es el flujo de un fluido cuando cada partícula del fluido sigue una trayectoria que puede representarse mediante una línea (una "línea de corriente"). El flujo turbulento es el flujo de un fluido en el que las partículas pueden seguir trayectorias bastante complejas, que suelen implicar "corrientes de Foucault" (pequeños remolinos). Los dos tipos de flujo se ilustran en la figura \(\PageIndex{1}\}).

Las partículas que componen el fluido tienen una velocidad \(v_{1}\) en el extremo ancho de la tubería y una velocidad \(v_{2}\) en el extremo estrecho. La ecuación de continuidad se basa en la premisa de que el fluido que entra en la tubería debe salir de ella, ya que no tiene otro lugar al que ir. Es decir, si durante un periodo de tiempo, \(∆t\), una masa, \(∆m\), de fluido entra por el extremo ancho de la tubería, entonces durante ese mismo periodo de tiempo, la misma masa de fluido debe salir por el extremo estrecho de la tubería.

Hidrodinámica en mecánica de fluidos

Puntos clave Comprender el movimiento de los fluidos es la base de la teoría hidrodinámica El cálculo del movimiento de los fluidos fue iniciado por Isaac Newton utilizando los principios de la mecánica. Posteriormente, otros científicos, como Arquímedes, Galileo, d'Alembert, Torricelli, Euler y Bernoulli, contribuyeron a la creciente ciencia de la hidrodinámica, la rama de la física que se ocupa del movimiento de los fluidos, las fuerzas que actúan sobre un cuerpo sumergido en fluidos y el movimiento de un cuerpo en relación con el movimiento de los fluidos. En este artículo, nos sumergiremos en los conceptos de la hidrodinámica y su teoría clásica.  Teoría y principios de la hidrodinámicaEl objetivo de la hidrodinámica es comprender el movimiento de los fluidos. El campo de la hidrodinámica se ha ampliado tanto que incluye tanto los flujos de sólidos como los de fluidos, es decir, la materia continua. La teoría hidrodinámica también aborda los problemas del análisis estático de tensiones e incorpora la teoría de la elasticidad.Los principios fundamentales que rigen la hidrodinámica son las siguientes leyes: