La mecànica de fluids és una branca de la física que s'encarrega de l'estudi dels fluids en repòs (estàtica) i moviment (dinàmica). Els fluids són substàncies que no tenen forma pròpia, com l'aigua o l'aire, i que s'adapten al recipient que en conté.
L'estudi de l'estàtica i la dinàmica dels fluids té moltes aplicacions a la vida quotidiana, des del disseny de canonades i motors, fins al càlcul de la resistència de l'aire a la velocitat d'un avió.
Les descripcions euleriana i lagrangiana són dues formes que permeten caracteritzar un flux.
Què és un fluid?
Un fluid és una substància que s'adapta a la forma del recipient on es troba i que flueix. La mecànica de fluids estudia el comportament dels fluids en moviment i la seva interacció amb els objectes que hi estan en contacte. Els fluids estan dividits en dues categories: fluids newtonians i no newtonians.
Per simplificar lestudi de la mecànica de fluids es consideren els fluids ideals. Les característiques principals d'un fluid ideal és que no és viscós, és estacionari i és irrotacional.
Què és la mecànica de fluids?
Des d'un punt de vista de la mecànica clàssica, la mecànica de fluids és la branca de la física encarregada d'estudiar els fluids en repòs i moviment i la interacció amb els cossos sòlids. Es divideix en dos grans sectors: estàtica i dinàmica.
Què és lʻestàtica de fluids?
L´estàtica de fluids és la branca de la mecànica de fluids que s´encarrega de l´estudi dels fluids en repòs. En aquest tipus de flux, les forces que actuen sobre les partícules fluides són equilibrades, per la qual cosa no hi ha moviment.
Què és la dinàmica de fluids?
La dinàmica de fluids és la branca de la mecànica que s?encarrega d?estudiar el moviment dels fluids. Es tracta d'una disciplina molt àmplia que engloba diverses subbranques, com ara la hidrodinàmica, l'aerodinàmica o la cinètica.
Per estudiar la dinàmica de fluids s'han desenvolupat un gran nombre de principis i equacions com ara les equacions de Navier-Stokes, l'equació de continuïtat, l'equació de conservació de la quantitat de moviment.
Quines propietats té un fluid?
Els fluids són substàncies que no tenen una forma pròpia, sinó que s'adapten a la forma del recipient on es troben. Estan compostos per molècules en constant moviment, cosa que els confereix certes propietats:
-
No tenen una forma pròpia, sinó que s'adapten a la forma del recipient on es troben.
-
Estan compostos per molècules en constant moviment.
-
Exerceixen una força de pressió sobre les superfícies amb què entren en contacte.
-
Poden fluir, és a dir, es poden deformar i expandir quan se'ls aplica una força externa.
Quin tipus de forces actuen als fluids?
En general, els fluids estan sotmesos a tres tipus de forces:
-
La gravetat és una força que actua en tots els cossos, i té més intensitat en els cossos més pesats.
-
La pressió és una força que es fa sobre les parets dels recipients que contenen fluids.
-
La viscositat és una propietat dels fluids que fa que siguin més o menys enganxosos.
Aplicacions de la mecànica de fluids
La mecànica de fluids es fa servir en una gran varietat d'aplicacions, des de l'enginyeria aeroespacial i naval fins a la hidràulica i la meteorologia.
Per exemple, a l'enginyeria, s'utilitza per dissenyar avions, coets i vaixells. En hidràulica, es fa servir per estudiar el flux de fluids, optimitzar el transport de fluids, dissenyar sistemes de bombament i canonades. A la meteorologia, s'utilitza per predir el temps i el clima.
