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El principio físico de Arquímedes afirma que "un cuerpo sumergido en un fluido en reposo recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja". Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y lo podemos aplicar a todos los fluidos y los cuerpos, que estén flotando o sumergidos completamente.
Tipo: Esquemas y mapas conceptuales
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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: el líquido en la parte inferior de un depósito soporta el peso de la columna de fluido encima suyo, con lo que la presión se incrementa con la profundidad. El cálculo de las fuerzas ejercidas contra las paredes de un depósito o una presa se puede deducir a partir de esta ley. El principio físico de Arquímedes afirma que "un cuerpo sumergido en un fluido en reposo recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja". Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y lo podemos aplicar a todos los fluidos y los cuerpos, que estén flotando o sumergidos completamente. Las leyes del movimiento de Aristóteles, declaran que los objetos caen a una velocidad proporcional a su peso e inversamente proporcionales a la densidad del fluido en el que están inmersos. En presencia de medios dotados de fricción, Aristóteles creía que la fuerza necesaria para mantenerlo en movimiento era proporcional a la masa e inversamente proporcional a viscosidad o densidad del medio. Matemáticamente, las conjeturas de Aristóteles habrían llevado a una relación del tipo Hoy en día existe también un número de Galilei adimensional, relacionando la viscosidad cinemática con la gravedad. También propuso que los elementos estaban constituidos por cuatro cualidades con potencial sostén y aplicación en el planeta, a lo que denominó doble dualismo, estas cualidades se combinaban de dos en dos: la relación entre frío y húmedo daría resultado al agua; el aire, una fusión entre húmedo y caliente; al unir frío y seco el producto es la tierra; y el fuego sería el resultado de la formación entre seco y caliente El principio de Arquímedes se formula a través de la siguiente ecuación: E = m g = ρf V g
Ley de la viscosidad de Newton establece que para ciertos fluidos el esfuerzo cortante sobre una interfaz tangente a la dirección de flujo, es proporcional a la tasa de cambio de la velocidad con respecto a la distancia, donde la diferenciación se toma en una dirección normal a la interfaz El Principio de Pascal dice que, al ejercerse una presión sobre un fluido, esta se ejercerá con igual magnitud en todas las direcciones y en cada parte del fluido. Los fluidos pueden clasificarse en dos tipos de acuerdo con su comportamiento cuando se ejerce una presión sobre ellos: Demostró que el aire es un fluido gaseoso que nos rodea, nos envuelve y nos presiona. Su aporte fue muy importante ya que muchos fenómenos que ocurrían en la naturaleza -hasta entonces extraños- eran derivados simplemente de la presión atmosférica.
Es una aplicación del principio de Bernoulli y estudia el flujo de un líquido contenido en un recipiente, a través de un pequeño orificio, bajo la acción de la gravedad. A partir del teorema de Torricelli se puede calcular el caudal de salida de un líquido por un orificio. “La velocidad de un líquido en una vasija abierta, por un orificio, es la que tendría un cuerpo cualquiera, cayendo libremente en el vacío desde el nivel del líquido hasta el centro de gravedad del orificio” Los fluidos que cumplen con la ley de viscosidad de Newton se denominan fluidos newtonianos. *La viscosidad es una propiedad importante de los fluidos, se manifiesta cuando el fluido está en movimiento, ya que se define como la resistencia a la deformación. Se representa con el símbolo μ. Fluidos compresibles: Estos fluidos pueden expandirse o comprimirse dependiendo de la presión que se ejerza sobre ellos. Los gases son los fluidos compresibles por excelencia. Fluidos incompresibles: Estos fluidos no cambian su volumen por efectos de la presión. Los líquidos y los sólidos son considerados incompresibles
La ley de Poiseuille es la ley que permite determinar el flujo laminar estacionario ΦV de un líquido incompresible y uniformemente viscoso (también denominado fluido newtoniano) a través de un tubo cilíndrico de sección circular constante Ayudó a resolver la controversia en física sobre la conservación de la energía cinética mejorando la definición de Newton de la fuerza en su "Tratado de Dinámica", que articula el principio de mecánica de D’Alembert. En el año 1744 aplicó los resultados obtenidos en el equilibrio y movimientos de fluidos. Fue pionero en el estudio de ecuaciones diferenciales y pionero en el uso de ellas en la física. La teoría de capa limite fue introducida por PRANDTL, esta teoría establece que, para un fluido en movimiento, todas las pedidas por fricción tienen lugar en una delgada capa adyacente al contorno del sólido (llamada capa limite), y que el flujo exterior a dicha capa puede considerarse como carente de viscosidad. La paradoja de D'Alembert, es una contradicción a la que llegó D'Alembert luego de estudiar matemáticamente el fenómeno de la resistencia producida sobre un cuerpo cuando una corriente de fluido (líquido o gas) circula sobre él. D'Alembert aplicó la teoría de flujo potencial para modelar el fenómeno, y concluyó que la fuerza resultante sobre el cuerpo sobre el cual fluye el aire es cero, lo cual se contradice con la observación. La ley queda formulada del siguiente modo: Para un fluido que escurre por un tubo que tiene una superficie
una velocidad de flujo V y una distancia a recorrer d, se define la fuerza viscosa como donde la viscosidad se mide en ,
El número de Prandtl se define como la relación de difusividad impulso a la difusividad térmica. La difusividad de momento, o como se le llama normalmente, viscosidad cinemática, nos dice la resistencia del material a los flujos de corte (diferentes capas del flujo viajan con diferentes velocidades debido, por ejemplo, a diferentes velocidades de paredes adyacentes) en relación con la densidad. Es decir, el número de Prandtl se da Como: La Ley de Stokes, describe la relación entre la fuerza de fricción de una esfera que se mueve dentro de un líquido y otras magnitudes (como el radio o la velocidad de la partícula). Si una esfera o un cuerpo se mueve a través de un líquido (fluido), deberá superarse una fuerza de fricción. las ecuaciones de Navier-Stokes son un conjunto de ecuaciones en derivadas parciales no lineales que describen el movimiento de un fluido viscoso, Las ecuaciones de Navier-Stokes expresan matemáticamente la conservación del momento y la conservación de la masa para los fluidos newtonianos. Fórmula para calcular la fuerza de fricción según la Ley de Stokes, en el supuesto de que el número de Reynolds Re sea inferior a 1 (flujo laminar), se aplica la Ley de Stokes: FR=6πηrv Aplicando los principios de conservación de la mecánica y la termodinámica a un volumen fluido se obtiene la llamada formulación integral de las ecuaciones. Para llegar a su formulación diferencial, se manipulan aplicando ciertas consideraciones, principalmente aquella en la que los esfuerzos tangenciales guardan una relación lineal con el gradiente de velocidad (ley de viscosidad de Newton), obteniendo de esta manera la formulación diferencial que generalmente es más útil para la resolución de los problemas que se plantean en la mecánica de fluidos La teoría de capa limite fue introducida por PRANDTL, esta teoría establece que, para un fluido en movimiento, todas las pedidas por fricción tienen lugar en una delgada capa adyacente al contorno del sólido (llamada capa limite), y que el flujo exterior a dicha capa puede considerarse como carente de viscosidad.