Dinámica de fluidos
La mecánica de Fluidos incluye la estática de fluidos (fluidos en reposo) y la
dinámica de fluidos (fluidos en movimiento). No obstante, en el ámbito de la
oceanografía es más importante conocer el comportamiento del fluido en
movimiento. En los análisis de flujo de fluidos existen tres medidas de
expresar la cantidad de fluido que fluye en un sistema por unidad de tiempo:
● La rapidez del flujo de volumen o caudal (Q): se define como el
volumen de fluido que fluye a través de una sección dada por unidad de
tiempo.
● La rapidez del flujo de peso (W): se define como el peso de fluido que
fluye a través de una sección dada por unidad de tiempo.
● La rapidez del flujo de masa (M): se define como la masa de fluido
que fluye a través de una sección dada por unidad de tiempo.
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, En la descripción de un campo de flujo conviene pensar en partículas
materiales individuales ( elemento infinitesimal de volumen que se mueve con
el fluido), cada una de las cuales se considera como una pequeña masa de
fluido, compuesta por un gran número de moléculas, que ocupan un volumen
pequeño que se mueve junto al flujo. En este caso, el movimiento es
considerado como una función del tiempo. Existen dos formas básicas de
describir las propiedades de un medio continuo en movimiento:
● La descripción lagrangiana o material: en esta descripción, las
propiedades se describen siguiendo el movimiento de una partícula. La
descripción lagrangiana del movimiento atribuye a cada partícula
material sus propiedades, independientemente del punto del espacio en
que se encuentre. La posición ( r ), velocidad ( v ), aceleración ( a ) de
cada partícula se expresan como:
En este tipo de descripción, se calcula la variación temporal de la cantidad de
propiedad asociada a una partícula material. Muchas partículas pueden ser
seguidas y su influencia en otras observadas. Esto sin embargo, es una tarea
difícil conforme el número de partículas es cada vez más grande.
● La descripción euleriana o espacial: en esta descripción, las
propiedades se describen para puntos fijos en el espacio. La
descripción euleriana describe las propiedades de los fluidos para cada
punto del espacio y para cada instante de tiempo.
Se identifican puntos en el espacio y luego se observa la velocidad de
las partículas que pasan por cada punto. Es decir:
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