UNIVERSIDAD CATÓLICA ANDRÉS BELLO

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

Autores:

Rodríguez, Alexander

Albarran, Wolfgang

Ramos, David

Hernandez, Arantxa

Desarrollo histórico de la mecánica de fluidos.

Galileo Galilei (1565- 1642), fue un astrónomo, filósofo, matemático y físico, que estuvo relacionado estrechamente con la revolución científica. De forma más estrictamente relacionada con los fluidos, Galileo demostró que la diferencia de presión entre dos puntos de un fluido en reposo depende solo de la variación de altura. Se trata de la segunda gran base necesaria, tras el trabajo de Arquímedes, para la fluidostática, y esta es la base para la mecánica de los fluidos.

 Hoy en día existe también un número de Galilei adimensional, relacionando la viscosidad cinemática con la gravedad.

Evangelista Torricelli (1608-1647) fue un físico y matemático. Fue pionero en el análisis físico del problema del vaciado de un depósito a través de un orificio, enunciando la llamada ley de Torricelli, relacionando la altura que alcanza un chorro con la energía del fluido.

Es conocido por haber medido la presión de la atmósfera con un manómetro de mercurio, lo que hace que muchas veces se conozca como torr a una unidad de presión equivalente a un milímetro de mercurio. Volcando un tubo de mercurio en una cubeta, medía la altura que el fluido alcanzaba por efecto de la presión de la atmósfera sobre la superficie del líquido en la cubeta, que se igualaba dentro del tubo por la presión que provocaba el peso del fluido.

Así, se convierte el cambio de presión en un cambio de altura como explicó Galileo. Nació entonces una forma de observar la presión del fluido y con ello instrumentos de medida. Este trabajo se encuentra en los fundamentos de los actuales manómetros.

Blaise Pascal (1623-1662) fue un matemático, físico, filósofo y teólogo , que realizó trabajos sobre matemáticas y geometría, probabilidad, cálculo automático y física. Su investigación en la mecánica de fluidos se centró en clarificar el concepto de presión, requisito necesario para convertir la fluidostática en una ciencia coherente. Enunció el principio de Pascal, que dice que la presión es independiente de la dirección, contribuyendo a diferenciarlo del concepto íntimamente ligado de tensión.

La presión aplicada sobre el fluido contenido en un recipiente se transmite por igual en todas las direcciones y a todas partes del recipiente, siempre que se puedan despreciar las diferencias del peso debidas al peso del fluido.

La presión, concepto intuitivo que ya desde Arquímedes se había usado de forma difusa queda definida científicamente como un valor escalar asociable a cada punto del espacio y que indica la energía del fluido en ese punto.

La lectura del trabajo previo de Torricelli y Pascal motivó al alemán Otto von Guericke (1602 – 1686). Estudió derecho en las universidades de Leipzig y Jena para luego dedicarse a los estudios de matemática en la universidad de Leyden.

Se hizo famoso por sus experimentos como el de los Hemisferios de Magdeburgo, que probaron que la atmósfera ejercía fuerzas significativas al hacer el vacío en una esfera compuesta de dos mitades separables y ver la gran cantidad de personas necesarias para separarlas. Las dos esferas estaban unidas por el peso del aire de la atmósfera, que las comprimía sin aire en el interior que contrarrestara el efecto. Estos avances dieron a luz a la neumática, al verse que el aire, tratado como fluido, podía ser un importante agente. Además, fue un pionero en el estudio de las ondas mecánicas en fluidos, demostrando que el sonido no se propaga en el vacío.

Sir Isaac Newton (1643–1727) fue un físico, filósofo, inventor, alquimista y matemático, donde describió la ley de gravitación universal y estableció las bases de la mecánica clásica mediante las leyes que llevan su nombre. Newton además trabajó también en una ley de la viscosidad, que definió el concepto en la mecánica de fluidos a través de la relación del esfuerzo cortante y la tasa de deformación del fluido. Aquellos fluidos con un esfuerzo cortante lineal a la tasa de deformación se llaman newtonianos en honor a este trabajo. También estableció una ley para la convección en un fluido, que abrió el comienzo a las consideraciones térmicas en el seno de un fluido.

Daniel Bernoulli (1700 - 1782) fue un matemático, estadístico, físico y médico holandés-suizo, perteneciente a una familia de destacados matemáticos. Se le acredita el haber escrito el primer manual de mecánica de fluidos (Hidrodinámica), pero sobre todo el haber enunciado (si bien su forma moderna sería posterior) la Ecuación de Bernoulli, que liga la energía cinética, potencial y la presión de un fluido de forma aproximada y permite facilitar mucho los cálculos.

Se trata de un salto conceptual desde la fluidostática: ya no se estudia cómo se comporta un fluido en reposo sino su movimiento. La presión dimensionalmente se puede ver como energía por unidad de volumen y la diferencia entre dos puntos de esta es causa de movimiento. Mediante la ecuación de Bernoulli, siempre que podamos despreciar la energía disipada en forma de calor y generación de irreversibilidades termodinámicas, se puede calcular la velocidad del flujo fluido resultante.

Leonhard Euler (1707 - 1783) fue un respetado matemático y físico. Se lo considera el principal matemático del siglo XVIII y como uno de los más grandes de todos los tiempos. La mecánica de fluidos suele reconocerle como el primer verdadero fluidodinamicista. Además de contribuir al desarrollo de la teoría matemática subyacente a la física, dio las formas actuales de la ecuación de continuidad (analizando la conservación de la masa) y la del momento lineal (analizando las fuerzas y el movimiento que causan), dando lugar a las ecuaciones de Euler, que posteriormente serían la base de las de Navier-Stokes. A continuación se muestra el sistema total, donde se liga la velocidad u, la energía interna E, la presión p y la densidad   . La resolución matemática del sistema para un problema concreto da la velocidad del fluido en cada punto. Este sistema es válido siempre que se puede despreciar el efecto de la viscosidad.

Más aún, dio nombre a la ecuación de Euler, que relacionan la ganancia en altura hidrodinámica de un fluido a su paso por una bomba hidráulica rotativa con la velocidad de giro y las dimensiones de esta. Existe en su honor el número de Euler, relacionando las pérdidas de presión con las fuerzas de inercia.

Joseph Louis LaGrange (1736 – 1813) fue un matemático, físico y astrónomo, su aporte a la mecánica de fluidos fue el desarrolló del enfoque lagrangiano, este enfoque se basa en posiciones en vez de partículas a diferencia del enfoque euleriano.

Enfoque lagrangiano:   identifica cada partícula determinada de fluido y describe lo que le sucede a lo largo del tiempo. Una descripción lagrangiana es atractiva si se trata de un número de partículas pequeño.

Jean le Rond d'Alembert (1717 - 1783) fue un matemático y filósofo. Colaboró en el campo de la mecánica de fluidos, siendo parte del desarrollo de la teoría matemática del flujo ideal, que explica las fuerzas que experimentan los cuerpos sumergidos en una corriente. D'Alembert introdujo definiciones como la de punto de remanso y planteó la paradoja de D'Alembert, que muestra las limitaciones de ese modelo: “las simetrías que D'Alembert observó hace que se anule la fuerza resultante en el eje x (por lo que según este modelo no hay fuerza de resistencia aerodinámica al avance) aunque modelice bien la fuerza de sustentación en el eje vertical.”

Bibliografía

Biografiayvida.com
Mecánica de Fluidos: Antecedentes Y Actualidad, Volumen 1
Mecánica de fluidos: antecedentes y actualidad, Eduardo José Escalante Triay

Mecánica Elemental de los Fluidos, Juan José Bolinaga (2010)