¿Qué estudia la hidrodinámica?

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Desde siempre el hombre ha ido en búsqueda del vital líquido para poder sobrevivir, por lo que con la instauración de las poblaciones y comunidades, la necesidad de agua fue haciéndose más y más preponderante. Este hecho dio lugar a la necesidad del ser humano por encontrar la manera de traer el agua hacia su lugar de convivencia.

No solo eso, sino que además debía encontrar la forma más apropiada de deshacerse del agua que debía desechar: las cloacas. Si bien es cierto que cuando estas invenciones sucedieron no existía una disciplina que estudiara la manera más adecuada de hacer funcionar estos sistemas, fue a partir de acá en el que se empezaron a desarrollar las premisas que serían de gran utilidad para la futura instauración del marco teórico de la hidrodinámica.

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¿Qué es la hidrodinámica?

Para comprender de manera apropiada lo que es la hidrodinámica, es importante entender con cuáles ciencias está íntimamente relacionada. La hidrodinámica es una disciplina que pertenece al campo de estudio de la reología que, a su vez, conforma parte de una rama de investigación de una ciencia mucho más amplia como lo es la física.

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La física es la ciencia que profundiza en la investigación de variedad de elementos que componen todo nuestro universo: la energía, el tiempo, la materia y el espacio. Debido a su extensión prácticamente infinita es ampliamente considerada como una ciencia de gran complejidad, así que es necesario que sus estudios se ramifiquen para dar respuestas a todos sus campos de investigación.

En el contexto de la física, el estudio de las propiedades y el comportamiento de todas las materias que son capaces de fluir es realizado por la reología. A partir de acá y en conjunto al estudio de la dinámica es en donde se van a establecer los fundamentos en los que se enmarca la hidrodinámica, ya que es la disciplina que se encarga de la observación y el análisis del movimiento de los líquidos en todas las situaciones posibles.

¿Qué estudia la hidrodinámica?

Tal como hemos comentado anteriormente, la hidrodinámica es la disciplina que se encarga de estudiar cómo se comportan los líquidos en movimientos teniendo en cuenta todos las variables posibles. Así lo denota la etimología de su palabra, pues hidro es un sufijo que proviene del griego cuyo significado es agua; mientras que dinámica proviene de la palabra griega dynamos, que significa fuerza o potencia y que en la actualidad se relaciona con el movimiento.

La premisa principal para este estudio es que el agua debe estar en movimiento; es decir, no se estudia el líquido estático. Por lo que es común que estas investigaciones se centren en el recorrido del agua en tuberías y cañerías, por mencionar sus usos más frecuentes.

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Para acercarse más al ámbito de estudio de esta disciplina, hay que tener claras algunas definiciones básicas como:

  • Caudal: Es la cantidad de líquido que circula por un tubo en una unidad de tiempo determinado. Esta se puede calcular multiplicando el área de la tubería por la velocidad del fluido.
  • Velocidad: Se puede definir como la magnitud física que expresa la porción de espacio recorrido en una determinada unidad de tiempo. Gracias a la relación anteriormente planteada tenemos que; la velocidad del fluido se puede calcular dividiendo el valor del caudal entre el área de la tubería en la que transcurre el fluido.

A la par de estos conceptos básicos, es necesario comprender ciertas propiedades y características de los fluidos que nos permitirán realizar análisis simples sobre la física y la dinámica de los líquidos a estudiar. Entre estas propiedades las más destacables son:

  • Comprensibilidad de un fluido: Se refiere a la variación de la densidad del líquido en el flujo. Si ésta cambia el fluido será compresible, de lo contrario será incompresible. Lo común es estudiar los líquidos incompresibles pues suelen mantener una densidad constante.
  • Viscosidad de un fluido: Hace alusión a la capacidad de resistencia de un fluidos ante la tensión. De modo que mientras mayor resistencia presente a las deformaciones, más viscoso es un fluido.

En caso de querer profundizar aún más con los múltiples aspectos que aborda el campo de la hidrodinámica, a continuación anexamos un vídeo perteneciente al canal Profesor Particular Puebla, en donde se explica brevemente los cálculos pertenientes para hacer un estudio hidrodinámico básico.

¿Cómo se estudia?

Al igual que otras disciplinas pertenecientes al campo de la física, el ámbito académico de la hidrodinámica se encuentra especialmente abordado por los correspondientes cinco años académicos de la licenciatura en física, en conjunto a una respectiva especialización en el ámbito de la mecánica de fluidos o, en su defecto, al campo de la reología.

A lo largo de los años han existido una gran cantidad de físicos e investigadores que han realizado notables aportes al campo de estudio de esta rama de la física, sin embargo, el científico con mayor importancia en el ámbito de la hidrodinámica es Daniel Bernoulli, matemático que se dedicó a la investigación del comportamiento del movimiento del agua, famoso en gran medida por el reconocido Teorema de Bernoulli.

El principio de Bernoulli expresa que en un líquido incomprensible y no viscoso la suma de todas las energías que influyen en él será igual en cualquiera de los puntos que se considere para el cálculo. Esto quiere decir que no será necesario el cálculo en diferentes segmentos de un mismo conductor para analizar el comportamiento de un fluido.

Aplicaciones en la vida diaria

En la actualidad, la hidrodinámica posee una gran cantidad de aplicaciones en nuestra cotidianidad. De hecho, uno de los principales campos de aplicación de esta disciplina se encuentra en el diseño de tuberías y cañerías, las cuales conforman una parte fundamental de nuestras zonas de residencia y trabajo.

A su vez, la hidrodinámica puede ser de gran utilidad para la irrigación de plantaciones  y el desarrollo de sistemas de riego automático en las zonas rurales.Del mismo modo, el estudio de la hidrodinámica es fundamental para la puesta en práctica de los sistemas hidráulicos en general, lo que incluye las centrales hidroeléctricas.

Con un gran impacto en nuestra sociedad, te recomendamos que profundices más sobre el campo teórico y práctico de esta interesante disciplina, para ello puedes consultar diversos portales educativos entre los cuales se pueden destacar a Fisicanet y físicapráctica