HISTORIA DE LA MECANICA DE LOS FLUIDOS

HISTORIA DE LA MECANICA DE FLUIDOS

La mecánica de fluidos tiene una historia de antecedentes que han sido considerados como paralelos a los de la historia de la civilización, esto ha ocurrido así dado la importancia que tienen varios fluidos en el desarrollo de la vida. Algunos de los descubrimientos, estudios y personajes más relevantes datan desde las civilizaciones antiguas ya que estas tenían conocimientos rudimentarios, pero suficientes para resolver algunos problemas. La navegación a vela y el regadío datan de tiempos prehistóricos. Los griegos introdujeron la información cuantitativa, Arquímedes formuló las leyes de flotabilidad y los supo aplicar a cuerpos sumergidos, los romanos construyeron multitud de acueductos, y en el renacimiento hubo mejoras sustanciales en el diseño de naves y canales. Leonardo Da Vinci (1452-1519) obtuvo una ecuación de continuidad para flujos unidimensionales, dejando descripciones muy reales sobre chorros, alas, y bombas hidráulicas. En el siglo XVII dentro de los científicos más notables estuvieron, Edme Mariotte, que construyó el primer túnel aerodinámico y realizó diversas pruebas en él. Pascal Blaise (1623-1662), estableció el principio de Pascal el cual determina que "La presión ejercida en la superficie libre de un líquido se transmite íntegramente a todos los puntos de la masa líquida." Uno de los principales avances se debe Isaac Newton (1642-1727), que propuso las leyes generales del movimiento y la luz de resistencia viscosa lineal para los fluidos newtonianos. Los matemáticos del siglo XVIII como Daniel Bernoulli, Leonhard Euler, Jean D´alembert, Joseph-Louis Lagrange y Pierre Simon Laplace obtuvieron soluciones a muchos problemas de flujos no viscosos y Los ingenieros de la época desarrollaron la ciencia denominada "hidráulica". Experimentalistas como Chézy, Pitot, Borda, Weber, Francis, Hazen, Poiseuille, Darcy, Manning, Bazin y Wiesbach trabajaron en gran variedad de flujos como canales abiertos, resistencia de barcos, flujos en tuberías, olas y turbinas. La mayor parte de los datos eran utilizados sin tener en cuenta los fundamentos físicos de los flujos. A partir del siglo XIX el aumento de la población en las zonas urbanas obligó a realizar grandes obras de conducción y tratamiento de las aguas. Se comenzaron a utilizar las instalaciones de conducción de sifón basadas en el empleo de distintas presiones .Al final del siglo XIX comenzó la unificación entre hidráulicos e hidrodinámicos, William Froude (1810-1879) y su hijo Robert Froude (1846-1924) desarrollaron leyes para el estudio con modelos a escala; Lord Rayleigh (1842-1919) propuso la técnica del análisis dimensional; y Osborne Reynolds (1842-1912) publicó en 1883 su experimento, mostrando la importancia de los efectos viscosos a través de el número de Reynolds. En 1904, el ingeniero alemán Ludwig Prandtl (1875-1953), publicó el artículo quizá más importante de la historia de la mecánica de los fluidos, explicando la teoría de la capa límite resultando ser la herramienta más importante en el análisis de los flujos. Al principio del siglo XX, los científicos comenzaron trabajos intensivos sobre los cohetes proyectiles dirigidos por la presión de gases en combustión. Robert H. Goddard, despegó el primer cohete de combustible líquido en1926.Las aportaciones esenciales a la mecánica de fluidos durante el siglo XX son trabajos teóricos y experimentales de Ludwig Prandtl que es considerado generalmente el padre de la mecánica de fluidos actual.

ARQUIMEDES 287-212 A.C: El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido estático, será empujado con una fuerza igual al peso del volumen de fluido desplazado por dicho objeto. De este modo cuando un cuerpo está sumergido en el fluido se genera un empuje hidrostático resultante de las presiones sobre la superficie del cuerpo que actúa siempre hacia arriba a través del centro de gravedad del cuerpo del fluido desplazado y de valor igual al peso del fluido desplazado. Esta fuerza se mide en Newton (en el SI) y su ecuación se describe como:

Fy = E – mg = (Pf - Ps) Vg

Donde ρf y ρs son respectivamente la densidad del fluido y del sólido sumergido; V el volumen del cuerpo sumergido; y g la aceleración de la gravedad. Establece que cuando un cuerpo es sumergido en agua, el volumen del agua aumenta; ya que se le suma el volumen del cuerpo. De manera que si se resta el volumen final (cuando el cuerpo está sumergido) menos el volumen inicial (antes de que el cuerpo sea sumergido), se puede obtener el volumen del cuerpo.

Leonardo da Vinci (1452-1519) Ecuación de Continuidad

Leonardo Da Vinci (1452-1519) obtuvo una ecuación de continuidad para flujos unidimensionales. Fue una 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).

Torricelli (1608-1647) Salida por un orificio. Relación entre la altura y la presión atmosférica.

Físico y matemático italiano, nacido en 1608 y fallecido en 1647. Descubre la forma de medir la presión atmosférica mediante el barómetro de mercurio, inventado por él. Destacó tanto por su habilidad práctica como por su talento teórico. Nace en Faenza (Italia) en 1608, pronto queda huérfano, se educa con los jesuitas y después se traslada a Roma donde con B. Castelli con quien investiga la dinámica de los gases, lo que le posibilita la oportunidad de trabajar junto a Galileo, quien entonces era matemático de la corte de Toscana, cargo que posteriormente ocupará el propio Torricelli. En aquel entonces, había un problema en Florencia, relativo a la distribución del agua potable hasta el palacio ducal de Cósimo II de Mèdici pues las bombas aspirantes eran incapaces de elevar el agua ni siquiera hasta el primer piso desde un pozo que tenía aproximadamente unos 10 metros de profundidad; los ingenieros de Cósimo no habían podido construir una bomba capaz de extraer agua desde esa profundidad. El mismo Galileo, al que se le confió la cuestión, no pudo resolver este problema y se limitó a decir que el agua era demasiado pesada, aunque si había orientado el camino hacia la invención del barómetro cuando descubrió que el aire tenía un peso específico. En 1643, Torricelli prueba que utilizando mercurio la presión atmosférica equilibra al líquido en un nivel determinado, pero no lo hace elevarse más; a partir de entonces en Florencia emplearon dos bombas aspirantes, una que recogía el agua que la inferior había subido, solucionando de esta manera el problema. Su experimento consistió en introducir en una cubeta de mercurio un tubo de vidrio aproximadamente de un metro de

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