Fluido
Es un conjunto de partículas que se mantienen
unidas entre sí por fuerzas cohesivas débiles y las paredes de un recipiente;
el término engloba a los líquidos y los gases.
Los fluidos, como todos los materiales, tienen
propiedades físicas que permiten caracterizar y cuantificar su comportamiento así
como distinguirlos de otros.
Los líquidos pueden fluir, ya que sus partículas, al
tener libertad y no ocupar posiciones fijas, pueden desplazarse por los huecos
que aparecen entre ellas, permitiendo el movimiento de toda la masa líquida. La forma de los líquidos es variable (adoptan
la forma que tiene el recipiente) porque, por encima de la temperatura de
fusión, las partículas no pueden mantener las posiciones fijas que tienen en
estado sólido y se mueven desordenadamente.
Los fluidos corporales se dividen en dos categorías:
excretados y secretados. Dentro de esas categorías encontramos los siguientes:
• Excretados:
sudor, la leche materna, cerumen, heces, quimo, bilis, vómito, humor acuoso,
sebo.
• Secretados:
sangre o plasma, semen, saliva, eyaculación de la mujer, suero u orina.
La mecánica de fluidos
La mecánica de Fluidos estudia las leyes del
movimiento de los fluidos y sus procesos de interacción con los cuerpos
sólidos. Es una mezcla de teoría y experimento que proviene por un lado de los
trabajos iniciales de los ingenieros hidráulicos, de carácter fundamentalmente
empírico, y por el otro del trabajo básicamente matemáticos, que abordaban el
problema desde un enfoque analítico.
También es considerada la rama de la mecánica de
medios continuos, rama de la física a su vez, que estudia el movimiento de los
fluidos (gases y líquidos) así como las fuerzas que lo provocan. La
característica fundamental que define a los fluidos es su incapacidad para
resistir esfuerzos cortantes (lo que provoca que carezcan de forma definida).
Estática de los fluidos o Hidrostática
La hidrostática tiene como objetivo estudiar los
líquidos en reposo. Generalmente varios de sus principios también se aplican a
los gases.
El término de fluido se aplica a líquidos y gases
porque ambos tienen propiedades comunes. No obstante conviene recordar que un
gas puede comprimirse con facilidad, mientras un líquido es prácticamente
incompresible.
La estática de fluidos estudia el equilibrio de gases
y líquidos. A partir de los conceptos de densidad y de presión se obtiene la
ecuación fundamental de la hidrostática, de la cual el principio de Pascal y el
de Arquímedes pueden considerarse consecuencias. El hecho de que los gases, a
diferencia de los líquidos, puedan comprimirse hace que el estudio de ambos
tipos de fluidos tenga algunas características diferentes.
El principio de Arquímedes
Es un principio físico que afirma que: «Un cuerpo
total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de
abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja». Esta
fuerza recibe el nombre de empuje
hidrostático o de Arquímedes, y se mide en newtons (en el SI). El principio de
Arquímedes se formula así:
Para comprender mejor el principio de Arquímedes
afirma que todo cuerpo sólido sumergido total o parcialmente en un fluido experimenta
un empuje vertical y hacia arriba con una fuerza igual al peso del volumen de fluido
desalojado.
El
principio de Pascal
El principio de Pascal es una ley enunciada por el
físico y matemático francés Blaise Pascal (1623–1662) afirma que la presión aplicada sobre un fluido no compresible contenido en un
recipiente indeformable se transmite con igual intensidad en todas las
direcciones y a todas partes del recipiente.
La Hemodinámica y los
Fluidos Humanos
Es aquella
parte de la biofísica que se encarga del estudio de la dinámica de la sangre en
el interior de las estructuras sanguíneas como arterias, venas, vénulas,
arteriolas y capilares así como también la mecánica del corazón propiamente
dicha mediante la introducción de catéteres finos a través de las arterias de
la ingle o del brazo.
Un fluido se desplaza en el interior de un tubo cuando
la presión en el inicio es superior a la existente al final del tubo,
moviéndose desde una zona de mayor presión a una de menor presión. El flujo o
caudal depende directamente del gradiente o diferencia de presión entre esos
dos puntos e inversamente de la resistencia, en una relación similar a la de
Ohm para los circuitos eléctricos.
Q (flujo o caudal) = ∆ P (P1 - P2) / R (resistencia)
La resistencia depende de las dimensiones del tubo y
de la naturaleza del fluido, y mide las fuerzas de rozamiento o fricción entre
las propias moléculas del fluido y entre éstas y las moléculas de la pared del
tubo.La velocidad con la que circula la sangre en el interior de un tubo es
directamente proporcional al flujo e inversamente proporcional al área
transversal del tubo.
La Ley de Stokes
Se refiere a la fuerza de fricción experimentada por
objetos esféricos moviéndose en el seno de un fluido viscoso en un régimen
laminar de bajos números de Reynolds. Fue derivada en 1851 por George Gabriel
Stokes tras resolver un caso particular de las ecuaciones de Navier-Stokes.
La ley de Stokes es importante para la compresión del
movimiento de microorganismos en un fluido, así como los procesos de
sedimentación debido a la gravedad de pequeñas partículas y organismos en
medios acuáticos. También es usado para determinar el porcentaje de
granulometría muy fina de un suelo mediante el ensayo de sedimentación.
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