Accesos directos a las distintas zonas del curso

Ir a los contenidos

Ir a menú navegación principal

Ir a menú pie de página

FÍSICA DE FLUIDOS

Curso 2018/2019/Subject code61044052

FÍSICA DE FLUIDOS

SUBJECT NAME
FÍSICA DE FLUIDOS
CODE
61044052
SESSION
2018/2019
DEPARTMENT
FÍSICA MATEMÁTICA Y DE FLUÍDOS
DEGREE IN WHICH IT IS OFFERED
GRADO EN FÍSICA
TYPE
OBLIGATORIAS
COURSE
CUARTO CURSO
ECTS
6
HOURS
150.0
PERIOD
SEMESTRE  1
LANGUAGES AVAILALBLE
CASTELLANO

PRESENTACIÓN Y CONTEXTUALIZACIÓN

La Física de Fluidos estudia el comportamiento a nivel macroscópico del tipo de medios continuos conocidos como fluidos (principalmente los líquidos y los gases). Al contrario que los sólidos, los medios fluidos no presentan una resistencia a la deformación (y por tanto no tienen una forma definida), sino a la velocidad de deformación. Esto hace que la presencia de cualquier esfuerzo cortante aplicado sobre el fluido se traduzca en el movimiento macroscópico de unas regiones del fluido respecto de otras que distingue a los medios fluidos de los sólidos. Dependiendo de las condiciones en que tiene lugar este movimiento, o flujo, se observan distintos regímenes, cuyo estudio es el objeto fundamental de la Física de Fluidos.

El tipo de sistemas estudiados en Física de Fluidos incluye a los gases y los líquidos habituales. Esto hace que la aplicabilidad de esta materia sea muy amplia. En particular la Física de Fluidos es un ingrediente fundamental en áreas como meteorología, medicina o ingeniería. Desde el punto de vista teórico la Física de Fluidos es una de las teorías de campos fundamentales de la física.

De acuerdo con esto, el estudio de los fluidos que veremos en la asignatura se basa en la descripción de diversas variables físicas (presión, velocidad, densidad, ...) por medio de funciones del espacio y el tiempo, es decir, campos. Las ecuaciones de conservación que describen la evolución de los sistemas fluidos se obtienen formulando en términos de estos campos los principios básicos de la física (conservación de la masa, conservación de la energía, conservación del momento lineal) y tienen la forma de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales.

En el caso general las ecuaciones diferenciales en derivadas parciales que gobiernan el comportamiento de los fluidos son lo suficientemente complicadas como para que, en la mayoría de los casos, sea imposible encontrar soluciones exactas. A esto contribuye especialmente el carácter no lineal de estas ecuaciones y también el número de variables independientes (3 variables espaciales 1 variable temporal). De hecho, las ecuaciones de Navier-Stokes constituyen uno de los problemas abiertos más activos en el campo de las ecuaciones diferenciales en derivadas parciales.

Física de Fluidos es una asignatura de carácter obligatorio, dentro de la materia de Mecánica y Ondas del grado, que se imparte durante el primer semestre del cuarto curso del grado en Físicas. Tiene asociados 6 créditos ECTS (de 25 horas cada uno) y no tiene prácticas de laboratorio.

En este curso, se aplican los principios fundamentales de conservación (de la masa, momento, energía y especies en el caso de una mezcla) a una partícula fluida para deducir las ecuaciones fundamentales de la Mecánica de Fluidos (ecuaciones de continuidad, de Navier-Stokes y de transferencia de calor y masa, respectivamente). Tras deducir las ecuaciones de conservación, se muestra que pueden formularse en términos de ciertos números adimensionales, definidos como cocientes de las escalas y parámetros características del problema (p. ej. los números de Mach, de Reynolds, de Prandtl, etc.). Se estudia el significado físico de cada uno de estos números y los distintos regímenes de flujo que pueden encontrarse en función de los valores de algunos de ellos (p. ej. flujo compresible o incompresible dependiendo del número de Mach, flujo laminar o turbulento dependiendo del número de Reynolds, etc.). Para ello se analizan las configuraciones de flujo sencillas más representativas de cada caso.

La Física de Fluidos es una de las teorías de campos más fundamentales en física, tiene aplicaciones en multitud de campos, tanto de física teórica como aplicada. Por su propia estructura esta asignatura se apoya en todas las asignaturas de matemáticas estudiadas en el grado. En cuanto a los contenidos físicos esta asignatura se apoya directamente en las asignaturas de mecánica y termodinámica, y sirve de base a otras teorías de campos, como por ejemplo relatividad general.