FACULTAD DE CIENCIAS
CURSO DE INTRODUCCION A LA METEOROLOGIA 2008
BOLILLA 9
Dinámica de fluidos
Fluidos: Se denomina así al sistema de partículas que a diferencia de los sólidos, no están unidas rígidamente y pueden moverse con una cierta libertad unas respecto de las otras. Esto le permite ceder a cualquier fuerza tendiente a alterar su forma, con lo que fluye adaptándose a la delrecipiente. Esta designación engloba a la materia que se encuentra en los estados líquido y gaseoso.
La diferencia entre el fluido líquido y el gaseoso radica en que las partículas que componen un líquido se encuentran más unidas que las de un gas; por esta razón, el volumen del líquido dentro de un recipiente, permanece constante con una superficie límite bien definida, mientras que el del gas noposee límite y se difunde en el aire disminuyendo su densidad. 1. Fluidos ideales La dinámica de fluidos trata del estudio de los fluidos en movimiento y constituye una de las ramas más complicadas de la mecánica, como puede comprobarse considerando ejemplos tan corrientes de movimiento de fluidos como un río desbordado o los remolinos del humo de un cigarro. Aunque sigue cumpliéndose la ecuación F= ma en todo instante para cada gota de agua y cada partícula de humo, puede imaginarse la complicación que resultaría si tuviéramos que escribir las ecuaciones de movimiento de cada partícula. Sin embargo, el problema no es tan insoluble como parece a primera vista. Cuando se cumplen condiciones adecuadas, el movimiento de un fluido corresponde a un tipo relativamente sencillo, llamadocurrentilineo o estacionario. La figura 1 representa una porción de un tubo el cual un fluido se mueve de izquierda a derecha. Si el movimiento es de tipo estacionario, cada partícula que pasa por un punto tal como el a sigue exactamente la misma trayectoria que las partículas precedentes que pasaron por dicho punto. Estas trayectorias se llaman líneas de flujo o líneas de corriente, y en la figura se hanrepresentado tres de ellas. Si la sección transversal del tubo varía un punto a otro, la velocidad de cada partícula variará a lo largo de su línea de corriente; pero, en cualquier punto fijo del tubo, la de la partícula que pase por dicho punto es siempre la misma.
Figura 1. Régimen currentilineo o estacionario La partícula que se encuentra ahora en a en la figura estará un momento mas tarde enb, moviéndose en dirección distinta con velocidad diferente, y un momento todavía posterior estará en c, habiendo cambiado de nuevo su velocidad. Sin embargo, si fijamos nuestra atención en el
Bolilla 9 Fluidos
Lic. Madeleine Renom
FACULTAD DE CIENCIAS
CURSO DE INTRODUCCION A LA METEOROLOGIA 2008
punto b del espacio, cada partícula que pase sucesivamente por b se moveráexactamente en la misma dirección y con igual velocidad que la que se encuentra ahora en dicho punto. A causa de su viscosidad, cualquier fluido real tendrá una velocidad mayor en el centro del tubo que en las partes más alejadas de él. Por ahora suponemos que el fluido carece de viscosidad y que la velocidad es la misma en todos los puntos de una sección transversal. El movimiento de un fluido es del tipoestacionario siempre que la velocidad no sea demasiado grande, y los obstáculos, estrechamientos o curvas del tubo no sean tales que obliguen a las líneas de corriente cambiar su dirección demasiado bruscamente. Si no se cumplen esta condiciones, el movimiento es de un tipo mucho más complicado, llamado turbulento.
El movimiento de un fluido real es muy complejo. Para simplificar su descripciónconsideraremos el comportamiento de un fluido ideal cuyas características son las siguientes: Fluido Ideal: 1.-Fluido no viscoso. Se desprecia la fricción interna entre las distintas partes del fluido 2.-Flujo estacionario. La velocidad del fluido en un punto es constante con el tiempo 3.-Fluido incompresible. La densidad del fluido permanece constante con el tiempo 4.-Flujo irrotacional. No…