TALLER #1 ORIGENES DE LA MECANICA DE FLUIDOS

TALLER #1

ORIGENES DE LA MECANICA DE FLUIDOS

PRESENTADO POR:

FAVIAN VILLERO

PRESENTADO A:

ING. TOMAS OLIVEROS

UNISUCRE

17/0819

Los primeros estudios y descubrimientos de la "mecánica de fluidos" surgieron en Alemania principalmente a comienzos del siglo XIX, esta era una disciplina con una doble identidad la cual en esos tiempos se conocía bajo el nombre de "hidrodinámica", que pertenecía al ámbito de la física teórica y fue considerado ante todo como un desafío matemático. Las ecuaciones de movimiento, tanto en forma de ecuaciones de Euler para fluidos ideales como de ecuaciones de Navier-Stokes para fluidos viscosos, se habían estudiado durante décadas, sin llegar a soluciones para la mayoría de las aplicaciones prácticas. La hidrodinámica sugirió conceptos tales como "átomos de vórtice" y ofreció uno u otro argumento para un éter electrodinámico, pero los fenómenos de flujo reales generalmente eludían este tipo de mecánica de fluidos. A consecuencia de estudiar más a fondo la mecánica de los fluidos en los años 1900 surgió un autor de libros que nos habla de un nuevo termino La hidráulica, en contraste con la hidrodinámica, era una disciplina de ingeniería en el ámbito de la mecánica técnica. Fue enseñado en colegios técnicos (technische Hochschulen) en lugar de universidades. Desde la perspectiva de un escritor de libros de texto hidrodinámicos, la hidráulica carecía de "un método tan estricto, tanto en sus fundamentos como en sus conclusiones, que la mayoría de sus resultados no merecieran un valor más alto que el de las fórmulas empíricas con un rango muy limitado, De validez .Esta situación cambió en las primeras décadas del siglo XX. La solución al dilema, por supuesto, radica en la propuesta de Ludwig Prandtl de 1904 de que el flujo alrededor de los cuerpos sumergidos se aproxima por una zona límite de influencia viscosa y una zona circundante de movimiento de irrigación, y en su insistencia en que la teoría y el experimento van de la mano . Así, el renombrado especialista en hidráulica Hunter Rouse señaló el concepto de capa límite como el paso crucial que colmó la brecha entre la hidráulica y la hidrodinámica, y al hombre que inició este cambio hacia la mecánica de fluidos moderna. Y agregó el hecho de que casi todos los que se convirtieron en los maquinistas de fluidos de charter eran originalmente ingenieros mecánicos.

La idea de una capa límite se comienza a estructurar cuando se introdujeron "superficies de discontinuidad" en un intento de explicar algunos fracasos de la teoría hidrodinámica, más claramente en las discusiones entre George Gabriel Stokes y William Thomson (Señor Kelvin) ambos del siglo XIX los cuales estudiaban la estabilidad de los flujos de plano. Sin embargo, el enfoque de Prandtl respecto del concepto de capa límite estaba motivado más bien por preocupaciones prácticas. Había estudiado ingeniería mecánica en la Technische Hochschule de Múnich antes de ser empleado en 1901 como ingeniero en una fábrica de máquinas. "La pregunta de por qué un flujo, en lugar de fluir a lo largo de la pared, no se desplazó de él, no se me pasó de la cabeza hasta tres años más tarde la teoría de la capa límite trajo la solución", recordó Prandtl este episodio del año 1901 muchos años más tarde. En ese momento, Prandtl resolvió el problema mediante un diseño más adecuado para unir tubos de escape. Su firma patentó este diseño y Prandtl obtuvo durante muchos años una parte de los beneficios de la firma.

Hubo otros problemas de ingeniería que equivalían a la misma pregunta por qué un flujo se separa de una superficie sólida. En 1902, Prandtl era profesor de mecánica técnica en la Technische Hochschule en Hannover, el flujo de vapor fue un tema importante en la reunión anual de la Asociación de Ingenieros Alemanes (Verein Deutscher Ingenieure, VDI). Prandtl rindió homenaje a este tema con varios papeles. En una "Contribución a la Teoría del Flujo de Vapor a través de las Boquillas”, comentó que un comportamiento inexplicable del flujo de vapor podría deberse al desprendimiento del flujo de la pared de la boquilla como resultado del aumento de presión en la dirección del flujo. Se refirió a una "investigación hidrodinámica inédita aquí publicada" en la que había analizado este comportamiento más de cerca.

Prandtl dejó algunas notas que arrojan luz sobre esta investigación. Revelan un interés primordial en una comprensión cualitativa del proceso gradual de separación de flujos. Prandtl construyó un canal de agua especial para observar el desprendimiento de vórtices de cuerpos curvos. Cuando finalmente presentó el concepto de capa límite en el Tercer Congreso Internacional de Matemáticos en agosto de 1904 en Heidelberg, lo ilustró con fotografías de este canal. Para un lector moderno de este artículo de referencia, parece extraño que haya poca elaboración matemática. Prandtl derivó las ecuaciones de capa límite para el flujo a lo largo de una placa plana cancelando términos de las ecuaciones Navier-Stokes y presentó sin prueba el perfil de velocidad en la capa límite y una fórmula aproximada para la resistencia de este flujo. Dejó a Heinrich Blasius, uno de sus primeros estudiantes de doctorado, para elaborar en 1907 los detalles matemáticos.

En 1904, el matemático de Gotinga Félix Klein atrajo a Prandtl lejos de Hannover a la Universidad de Gotinga como profesor de "física técnica" y director (junto con Carl Runge) de un nuevo Instituto de Matemáticas Aplicadas y Mecánica. La iniciativa

...