La mecánica de fluidos es la rama de la mecánica
de medios continuos (que a su vez es una rama de la física) que estudia el
movimiento de los fluidos (gases y líquidos) así como las fuerzas que los
provocan.1 La característica fundamental que define a los fluidos es su
incapacidad para resistir esfuerzos cortantes (lo que provoca que carezcan de
forma definida). También estudia las interacciones entre el fluido y el
contorno que lo limita. La hipótesis fundamental en la que se basa toda la
mecánica de fluidos es la hipótesis del medio continuo
Hipótesis básicas
Como en todas las ramas de la ciencia, en la
mecánica de fluidos se parte de hipótesis en función de las cuales se
desarrollan todos los conceptos. En particular, en la mecánica de fluidos se
asume que los fluidos verifican las siguientes leyes:
conservación de la masa y de la cantidad de
movimiento.
primera y segunda ley de la termodinámica.
Hipótesis del medio continuo
La hipótesis del medio continuo es la hipótesis
fundamental de la mecánica de fluidos y en general de toda la mecánica de
medios continuos. En esta hipótesis se considera que el fluido es continuo a lo
largo del espacio que ocupa, ignorando por tanto su estructura molecular y las
discontinuidades asociadas a esta. Con esta hipótesis se puede considerar que
las propiedades del fluido (densidad, temperatura, etc.) son funciones
continuas.
La forma de determinar la validez de esta
hipótesis consiste en comparar el camino libre medio de las moléculas con la
longitud característica del sistema físico. Al cociente entre estas longitudes
se le denomina número de Knudsen. Cuando este número adimensional es mucho
menor a la unidad, el material en cuestión puede considerarse un fluido (medio
continuo). En el caso contrario los efectos debidos a la naturaleza molecular
de la materia no pueden ser despreciados y debe utilizarse la mecánica
estadística para predecir el comportamiento de la materia. Ejemplos de
situaciones donde la hipótesis del medio continuo no es válida pueden
encontrarse en el estudio de los plasmas.
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