Para iniciar el estudio de cualquiera de las ramas de la física es necesario poner en claro los siguientes aspectos:

•  Cual es la parte de naturaleza que se desea estudiar, y a la que llamaremos sistema Físico.

•  Cuales son las partes que se encuentran en la vecindad del sistema físico, que lo afectan en mayor medida, a lo que llamaremos alrededores o medio ambiente.

•  Cual es el conjunto de cantidades que nos pueden ayudar a describir al sistema físico, y que llamaremos variables.

Introducción al Curso

•  Cuales son las condiciones iniciales, es decir, los valores de las variables al inicio de la observación.

• Cual es el conjunto de consideraciones que podemos hacer sobre los alrededores del sistema físico que nos permitan en primera instancia simplificar su estudio. A este conjunto de simplificaciones les llamaremos restricciones.

• Cuales son las suposiciones que tienen que hacerse, sobre el sistema físico para realizar la descripción más simple, es decir, cual es el modelo que se construye para el sistema físico.

Por ejemplo, con estas ideas podemos ubicar el objetivo general del curso de Mecánica, a saber:

•  Sistema Físico: Cuerpos sólidos.

Alrededores: En general otros cuerpos, como la tierra, cuerdas, superficies, resortes, etc.

•  Variables: Posición, velocidad y aceleración.

•  Condiciones Iniciales: Cuerpo en reposo o en movimiento.

t = 0

Restricciones: La tierra no gira, no se traslada y es plana; No hay atmósfera, etc.

•  Modelo: Partícula Puntual.

traslación

Y con todo esto se busca dar respuesta a dos preguntas esenciales:

•  ¿Cómo se mueve el sistema físico? es decir, ¿Cuál es la ecuación de movimiento? (Cinemática)

•  ¿Por qué se mueve el sistema físico?, es decir, ¿Cuál es la ley de fuerzas a través de la cual los alrededores interaccionan con el sistema? (Dinámica)

La metodología seguida anteriormente y ejemplificada para el caso de mecánica trataremos de seguirla a lo largo del curso de Fluidos y Fenómenos Térmicos.

Fluidos

agua

aceites sangre petróleo

aire

¿Medios granulares?

Estados de agregación

sólidos

líquidos gases

Fluidos

Caracterización Enfoques

Estado de agregación

Resistencia al cambio de forma

Resistencia al cambio

de volumen

Sólidos SI

Líquidos

Gases

Enfoque Macroscópico

El comportamiento de líquidos y gases es análogo en conductos cerrados (tuberías), pero no en conductos abiertos (canales); porque solo los líquidos son capaces de crear una superficie libre. En general los sólidos y líquidos son poco compresibles y los gases compresibles.

Estado de agregación

Separación intermolecular

Movilidad molecular

Sólidos pequeña baja

Líquidos intermedia intermedia

Gases grande alta

Enfoque Microscópico

De lo anterior se deduce que las fuerzas cohesivas intermoleculares son grandes en un sólido, más pequeñas en un líquido y extremadamente pequeñas en un gas.

Microscópico Macroscópico

liquido

gas

sólido

granular

I. Una de las principales características de los sistemas que estudiaremos en el curso es que algunas de las variables y parámetros utilizadas reflejaran su extensión en el espacio:

II. En las dos primeras partes de este curso (I. Mecánica de Fluidos y II. Termodinámica):

Colofón Fundamental

Volumen

Área

Enfoque Macroscópico

III. Los resultados que se obtengan de este estudio no reflejarán en absoluto el haber tomado un modelo microscópico particular del sistema; ya que si tomamos en cuenta la estructura molecular se tiene que, a pesar de movilidad y separación de sus moléculas, se puede tomar el fluido como un continuo en el que no puede haber vacíos o cavidades, de la misma forma que para cualquier parte de éste suficientemente grande en relación al tamaño del sistema.

Modelo del Continuo