Historia de la mecánica de fluidos
La sedentarización de los humanos entrañaba la necesaria invención de medios para controlar el agua: el riego a pequeña escala nació alrededor del año 6500 a. C., al final del Neolítico, y se empiezan a encontrar grandes obras hidráulicas (canales, riego por gravedad) hacia el 3000 a. C..
George Gabriel Stokes llegó en 1845 a una ecuación que permitía describir un flujo de fluido viscoso.
Esta suite tomó forma en la segunda mitad del siglo XVIII y la primera del siglo XX:[10] Durante este período Ludwig Boltzmann abrió un nuevo capítulo con la descripción estadística de los gases a nivel microscópico, que será desarrollado por Martin Knudsen para el dominio inaccesible a una descripción bajo la hipótesis del continuo; David Enskog y Sydney Chapman mostrarán como pasar los gases del nivel molecular al continuo, permitiendo así el cálculo de los coeficientes de transporte (difusión, viscosidad, conducción) a partir del potencial de interacción molecular.
Dos mundos científicos coexistieron y muy a menudo se ignoraronn hasta finales del siglo XIX.
[13][14] Esa brecha desaparecerá bajo el impulso de personas como Theodore von Kármán o Ludwig Prandtl a principios del siglo XX.
Los campos industriales que justifican estos desarrollos son la meteorología, la climatología, la geofísica o incluso la oceanografía y la astrofísica.
Estos dominios existen solo a través del cálculo numérico, al menos para los dos primeros.
Las observaciones de la gravedad específica y la flotabilidad fueron registradas por antiguos filósofos chinos.
[17] Arquímedes sostenía que cada partícula de una masa fluida, cuando estaba en equilibrio, era igualmente presionada en todas las direcciones; e inquería sobre las condiciones según las cuales un cuerpo sólido que flota en un fluido debería asumir y conservar una posición de equilibrio.
El sifón es un dispositivo sencillo; pero la bomba forzada es un invento complicado, que difícilmente podría haberse esperado en la infancia de la hidráulica.
En algunas de esas máquinas las ollas tenían una válvula en el fondo que les permitía descender sin mucha resistencia y disminuía mucho la carga sobre la rueda; y, si se supone que esa válvula se introdujo ya en la época de Ctesibio, no es difícil percibir cómo tal máquina pudo haber conducido a la invención de la bomba forzada.
[18] Los científicos islámicos, en particular Abu Rayhan Biruni (973-1048) y más tarde Al-Khazini (fl.
[26] Los Banu Musa también desarrollaron un sistema temprano a prueba de fallos en el que «uno puede extraer pequeñas cantidades de líquido repetidamente, pero si se retira una gran cantidad, no es posible realizar más extracciones».
El filósofo francés, por lo tanto, consideró estas obstrucciones como los efectos de la fricción.
Luego supuso que esa columna cilíndrica de agua se dividía en dos partes: la primera, a la que llamó "catarata", era un hiperboloide generado por la revolución de una hipérbola de quinto grado alrededor del eje del cilindro que debía pasar por el orificio, y la segunda, el resto del agua en el recipiente cilíndrico.
Consideró, por tanto, que la sección de la vena contraída era el verdadero orificio del que debe deducirse la descarga de agua, y que la velocidad del agua efluente como la debida a la caída desde altura total del agua en el depósito; y por este medio su teoría se volvió más conforme a los resultados de la experiencia, aunque todavía abierta a serias objeciones.
[18] La teoría de Daniel Bernoulli fue cuestionada también por el matemático y enciclopedista francés Jean le Rond d'Alembert ( (1717-1783) l).
Seguía siendo un desiderátum expresar mediante ecuaciones el movimiento de una partícula del fluido en cualquier dirección asignada.
Su ingenioso método, publicado en 1752, en su Essai sur la résistance des fluides, fue llevado a la perfección en sus Opuscules mathématiques, y fue adoptado por Leonhard Euler.
Este cálculo fue aplicado por primera vez al movimiento del agua por d'Alembert y le permitió, tanto a él como a Euler, representar la teoría de los fluidos en fórmulas no restringidas por ninguna hipótesis particular.
Siguiendo los pasos del abad Charles Bossut (Nouvelles Experiences sur la résistance des fluides, 1777), publicó, en 1786, una edición revisada de sus Principes d'hydraulique, que recogía una teoría satisfactoria del movimiento de los fluidos, basada únicamente en experimentos.
Este principio fue empleado por él en la primera edición de su obra, que apareció en 1779.
La teoría contenida en esa edición se basaba en los experimentos de otros, pero pronto vio que una teoría tan nueva y que conducía a resultados tan diferentes de la teoría ordinaria, debía basarse en nuevos experimentos más directos que los anteriores, y se dedicó a hacerlos desde 1780 hasta 1783.
[18] En 1858, Hermann von Helmholtz publicó su artículo seminal «Über Integrale der hydrodynamischen Gleichungen, welche den Wirbelbewegungen entsprechen», en Journal für die reine und angewandte Mathematik (vol.
El artículo fue tan importante que unos años más tarde, P. G. Tait publicó en 1867 una traducción al inglés, «Sobre las integrales de las ecuaciones hidrodinámicas que expresan el movimiento de vórtice», en Philosophical Magazine (vol.
Boileau (1811-1891) discutió sus resultados y agregó experimentos propios (Traité de la mesure des eaux courantes, París, 1854).
[18] Los experimentos de J. B. Francis (Lowell Hydraulic Experiments, Boston, Mass., 1855) le llevaron a proponer variaciones en las fórmulas aceptadas para la descarga sobre vertederos.
Una generación más tarde Henri-Émile Bazin llevó a cabo una investigación muy completa sobre este tema.
También Henry G. P. Darcy (1803-1858) llevó a cabo una elaborada investigación sobre el flujo de agua en tuberías y canales, que continuó Bazin, a expensas del gobierno francés (Recherches hydrauliques, París, 1866).
Su idea básica era que los átomos debían representarse como movimientos de vórtice en el éter.
