Les lleis dels fluids líquids són principis fonamentals que descriuen el comportament dels líquids en moviment o en repòs. Aquestes lleis, com l'equació de la continuïtat, la Llei de Bernoulli, la Llei de Pascal i la Llei d'Arquimedes, entre d'altres són crucials en diverses disciplines com l'enginyeria, la física i la biologia.
Proporcionen un marc teòric per comprendre fenòmens de la mecànica de fluids com el flux de líquids en sistemes de canonades, la flotació d'objectes en fluids, el disseny d'aeronaus i la circulació sanguínia al cos humà.
Tot seguit oferim una explicació simplificada d'aquestes lleis, principis i equacions.
Equació de continuïtat
Imaginem un riu cabalós que flueix constantment. L'equació de continuïtat ens diu que la quantitat d'aigua que entra en un punt donat del riu ha de ser igual a la quantitat que surt al mateix punt, sempre que no hi hagi acumulació o pèrdua d'aigua al sistema.
Aquesta llei estableix una relació directa entre la velocitat i làrea transversal dun flux de fluid. En enginyeria, sovint s'aplica aquesta llei al disseny de sistemes de canonades i canals per garantir un flux uniforme i eficient de líquids.
Equació de Bernoulli
Si mai heu bufat sobre la superfície d'una beguda calenta per refredar-la, heu experimentat l'equació de Bernoulli en acció. Aquesta llei estableix una relació entre la pressió, la velocitat i lalçada dun fluid incompressible en moviment.
En un flux sense fricció, l'energia total del fluid (cinètica, potencial i de pressió) continua constant al llarg del flux. Els avions volen, els carros de muntanya russa llisquen i les gotes de pluja cauen a causa dels principis descrits per aquesta llei.
Principi de Pascal
Imagina una bossa daigua amb diverses palletes inserides. Si apliqueu pressió en una palleta, totes les altres sentiran l'efecte. El principi de Pascal estableix que la pressió aplicada en un punt d'un contingut fluid en un recipient es transmet sense disminució a tots els punts del fluid ia les parets del recipient.
Aquest principi de la fluidotècnia s'aplica a l'enginyeria hidràulica ia la comprensió del funcionament de dispositius com els gats hidràulics utilitzats per aixecar actuacions als tallers mecànics.
Principi d'Arquimedes
Quan us submergeixes en una piscina, experimentes el principi d'Arquimedes en acció. Aquest principi estableix que un objecte submergit en un fluid experimenta una força de flotació igual al pes del volum del fluid desplaçat per lobjecte.
Per exemple, els vaixells suren perquè l'aigua que desplacen pesa tant com el vaixell mateix. Mitjançant aquesta llei es poden estudiar fenòmens com ara la flotació d'icebergs i la formació de corrents oceànics.
Llei de Stokes
Aquesta llei, desenvolupada pel físic britànic George Gabriel Stokes al segle XIX, descriu la força d'arrossegament experimentada per una partícula esfèrica de mida petita que es mou a través d'un fluid viscós a velocitats relativament baixes.
La llei de Stokes és especialment rellevant a la micro fluidodinàmica i en aplicacions on el moviment de partícules petites en líquids viscosos juga un paper important, com en la sedimentació de partícules en suspensió, la difusió de partícules en fluids biològics i la filtració en sistemes de membranes. A més, s'utilitza en la determinació de viscositats de fluids mitjançant tècniques experimentals com ara la viscosimetria.
Un exemple daquesta llei es produeix quan una gota de pluja cau lentament per la finestra, estàs veient la llei de Stokes en acció.
