JUAN MANUEL RIVERA JUÁREZ Y ELVA CABRERA MURUATO*
JUAN MANUEL RIVERA JUÁREZ Y ELVA CABRERA MURUATO*

Un fluido tiene un volumen definido, pero no una forma definida, por esto los fluidos se dividen en líquidos y gases. La aplicación técnica del movimiento del agua es lo que en un inicio se llamó hidráulica, derivada sólo del movimiento del agua, aunque sabemos que hay otros fluidos. El humano siempre ha tenido fascinación por estas sustancias, tal como la circulación de agua en los ríos, el viento y otros fenómenos meteorológicos, las corrientes poderosas en los océanos, la circulación de la sangre y otros fluidos fisiológicos en nuestros cuerpos. El fenómeno de la circulación de fluidos ya es citado en tiempos tan antiguos como los bíblicos. En Eclesiastés 1:7 está escrito: Todos los ríos van al mar, y el mar nunca se llena. En la antigüedad, pensadores griegos como Heráclito postulaban que “todo fluye”, mientras que Arquímedes iniciaba los campos de la mecánica estática y la hidráulica, además, descubría cómo medir densidades y volúmenes de objetos, conceptos relacionados con la circulación de fluidos. La navegación a vela y el regadío datan de tiempos prehistóricos. Los griegos introdujeron la información cuantitativa. Arquímedes formuló las leyes de flotabilidad y las aplicó a cuerpos sumergidos. Su famoso principio: un sólido sumergido en un líquido recibe un empuje vertical hacia arriba igual al peso del volumen del líquido que desaloja, no sólo permite explicar por qué la flotabilidad de ciertos cuerpos, como buques construidos de materiales más densos que el agua, sino que también su aplicación ha resultado básica en todo el campo de la hidrostática. El funcionamiento del submarino y la comprobación de pesos específicos mediante la balanza hidrostática son claros ejemplos. Los romanos construyeron multitud de acueductos, pero no dejaron escritos sobre los principios de sus diseños. En el renacimiento hubo mejoras sustanciales en el diseño de naves, canales, etcétera, pero tampoco disponemos de evidencia de los análisis realizados. Leonardo da Vinci, el genial artista renacentista, también ingeniero y científico, fue probablemente el primero en ilustrar el movimiento de fluidos en una serie de dibujos Avalancha de rocas y turbulencia en el agua, que representan las violentas turbulencias, algunas en forma espiral, originadas en la superficie de un lago al que caen rocas desde una montaña. Obtuvo una ecuación de continuidad para flujos unidimensionales (en física, una ecuación de continuidad expresa una ley de conservación de forma matemática). Fue un excelente experimentalista y en sus notas dejó descripciones muy reales sobre chorros, alas, resalto hidráulico, formación de torbellinos y diseños de cuerpos de baja y alta resistencia (cuerpos fuselados y paracaídas).

Galileo Galilei indagó sobre las propiedades de los fluidos: la densidad y el peso específico, analizando bien el movimiento de los mismos. El termómetro de Galileo, fabricado en vidrio, es un decorativo instrumento de medida de temperatura basado en su descubrimiento del principio de flotabilidad que explica que la densidad de un líquido cambia en proporción a su temperatura. Este termómetro está formado por un cilindro de vidrio con bolas de cristal de diferentes colores sumergidas en un líquido inerte. Cada bola está asociada a una temperatura que lleva grabada en una placa metálica. Todos los materiales son inocuos. El termómetro funciona de la siguiente manera: con los cambios de temperatura, las bolas de vidrio multicolor suben y bajan. Los grados se pueden leer en la bola de vidrio más baja de las que han ascendido. El impulso definitivo al estudio de los fluidos se debe a Isaac Newton, quien en el siglo 17 aportó las leyes que gobiernan la circulación de los mismos: la ley de Newton de la viscosidad y la ecuación de movimiento (balance de la cantidad de movimiento, la primera ecuación como tal), que es la aplicación a los fluidos de la segunda ley de Newton, dando lugar al análisis de los fluidos newtonianos (fluidos cuya viscosidad puede considerarse constante; son los más sencillos de describir). En los siglos 17 y 18 se avanzó en la descripción matemática del movimiento de los fluidos. Daniel Bernoulli (1700–1782) derivó la famosa ecuación de Bernoulli que relaciona la viscosidad, la presión y la altura cuando los fluidos están en movimiento, definiendo la línea de corriente que resultó muy importante en los desarrollos subsecuentes. (Continúa el próximo jueves…)

 

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