3.1.1: Generalidades

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Muchas de las leyes fundamentales de la mecánica de fluidos se aplican tanto a líquidos como a gases. Los líquidos son casi incompresibles. A diferencia de un gas, el volumen de una masa dada del líquido permanece casi constante cuando se aplica una presión al fluido. El interés en este documento se centra en los gases ya que la atmósfera en la que opera es un gas comúnmente conocido como aire. El aire es un fluido viscoso y compresible compuesto principalmente por nitrógeno (78%) y oxígeno (21%). Bajo algunas condiciones (por ejemplo, a bajas velocidades de vuelo), puede considerarse incompresible.

Gas: Un gas consiste en un gran número de moléculas en movimiento aleatorio, cada molécula tiene una velocidad, posición y energía particulares, variando debido a colisiones entre moléculas. La fuerza por unidad creada sobre una superficie por la tasa temporal de cambio de impulso de las moléculas que rebotan se llama la presión. Siempre y cuando las moléculas estén suficientemente separadas para que las fuerzas magnéticas intermoleculares sean despreciables, el gas actúa como un material continuo en el que las propiedades están determinadas por un promedio estadístico de los efectos de las partículas. Tal gas se llama un gas perfecto.

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Figura 3.1: Línea de corriente.

Línea de corriente: El aire como fluido continuo fluye bajo patrones determinados1 confinados en un espacio finito (la atmósfera). Las curvas tangentes al vector de velocidad del flujo en cada punto del fluido en un instante de tiempo se denominan líneas de flujo. Dos líneas de corriente no pueden cruzarse entre sí excepto en puntos con velocidad nula, de lo contrario significará que un punto tiene dos velocidades diferentes.

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Figura 3.2: Tubo de corriente.

Tubo de corriente: Un tubo de corriente es el locus2 de las líneas de corriente que pasan a través de una curva cerrada en un instante dado. El tubo de corriente puede ser aunque como una tubería dentro del fluido, a través de sus paredes no hay flujo.

1. el movimiento de un fluido se rige por las ecuaciones diferenciales parciales de Navier-Stokes. El alcance de este curso no abarca el estudio de Navier-Stokes.

2. En geometría, un locus es una colección de puntos que comparten una propiedad.