Mecánica de fluidos
Muchos problemas están parcial o totalmente sin resolver y la mejor forma de abordarlos es mediante métodos numéricos, normalmente utilizando ordenadores.
Una disciplina moderna, denominada dinámica de fluidos computacional (CFD), se dedica a este enfoque.
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..
[12] Las manifestaciones de la paradoja hidrostática se utilizan en la enseñanza del fenómeno.
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:[15] 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.
[18][19] Esa brecha desaparecerá bajo el impulso de personas como Theodore von Kármán o Ludwig Prandtl a principios del siglo XX.
En esta hipótesis se considera que el fluido es continuo a lo largo del espacio que ocupa, ignorando por tanto su estructura molecular y las discontinuidades asociadas a esta.
Con esta hipótesis se puede considerar que las propiedades del fluido (densidad, temperatura, etc.) son funciones continuas.
Al cociente entre estas longitudes se le denomina número de Knudsen.
Cuando este número adimensional es mucho menor a la unidad, el fluido en cuestión puede considerarse un medio continuo.
En el caso contrario los efectos debidos a la naturaleza molecular de la materia no pueden ser despreciados y debe utilizarse la mecánica estadística para predecir el comportamiento de la materia.
[4] Este concepto está muy ligado al del medio continuo y es sumamente importante en la mecánica de fluidos.
Una segunda forma es asignar a cada punto del espacio y en cada instante, un valor para las propiedades o magnitudes fluidas sin importar qué partícula fluida ocupa, en ese instante, ese volumen diferencial.
Estas ecuaciones pueden darse en su formulación integral o en su forma diferencial, dependiendo del problema.
Las ecuaciones son las siguientes: Para fluido incompresible con densidad constante se requiere que el elemento de fluido tenga densidad constante al moverse solo por una línea de corriente, o sea que la derivada sustancial con respecto al tiempo sea cero.
En la práctica, un flujo no viscoso es una idealización, que facilita el tratamiento matemático.
Además, es útil a bajas velocidades subsónica suponer que el gas es incompresible, es decir, la densidad del gas no cambia aunque cambien la velocidad y la presión estática.
[21] La dinámica de fluidos ofrece una estructura sistemática -que subyace a estas disciplinas prácticas- que abarca leyes empíricas y semiempíricas derivadas de la medición del flujo y utilizadas para resolver problemas prácticos.
Tiene varias subdisciplinas en sí misma, incluyendo la aerodinámica [22][23][24][25] (el estudio del aire y otros gases en movimiento) y la hidrodinámica [26][27] (el estudio de los líquidos en movimiento).
Algunos principios fluidodinámicos se utilizan en la ingeniería del tráfico y en la dinámica de multitudes.
