27.1: Introducción a los fluidos estáticos

El agua está en todas partes a nuestro alrededor, cubriendo el 71% de la superficie de la Tierra. El contenido de agua de un ser humano puede variar entre 45% y 70% del peso corporal. El agua puede existir en tres estados de materia: sólido (hielo), líquido o gas. El agua fluye a través de muchos objetos: a través de ríos, arroyos, acuíferos, canales de riego y tuberías, por mencionar algunos. Los humanos han tratado de controlar y aprovechar este flujo a través de muchas tecnologías diferentes, como acueductos, tornillos de Arquímedes, bombas y turbinas de agua. El agua en estado gaseoso también fluye. El vapor de agua, más ligero que el aire, puede provocar corrientes de convección que forman nubes. En estado líquido, la densidad de las moléculas de agua es mayor que el estado gaseoso pero en ambos estados el agua puede fluir. El agua líquida forma una superficie mientras que el vapor de agua no. El agua tanto en estado líquido como gaseoso se clasifica como un fluido para distinguirla del estado sólido.

A escala macroscópica, la materia puede agruparse aproximadamente en dos clases, sólidos y fluidos. Existe cierta ambigüedad en el uso del término fluido. En el lenguaje ordinario, el término fluido se emplea para describir el estado líquido de la materia. Más técnicamente, un fluido es un estado de materia que, cuando está en reposo, no puede soportar un esfuerzo cortante y por lo tanto fluirá. Un sólido, cuando está en reposo, puede soportar un esfuerzo cortante y aunque pueda deformarse, permanecerá en reposo. Sin embargo, hay cierta ambigüedad en esta descripción. El hielo glaciar fluirá pero muy lentamente. Entonces, para un intervalo de tiempo que es pequeño en comparación con el intervalo de tiempo involucrado en el flujo, el hielo glacial puede considerarse como un sólido. Esta descripción de un fluido se aplica tanto a líquidos como a gases. Un gas se expandirá para llenar cualquier volumen en el que esté confinado, mientras que un líquido colocado en un recipiente tendrá un volumen bien definido con una capa superficial que separa las fases líquida y vapor de la sustancia. Debemos La viscosidad de un fluido es una medida de su resistencia a la deformación gradual por esfuerzo cortante o tensión de tracción.