Ce este mecanica fluidelor?

Mecanica fluidelor este o ramură a fizicii care se referă la studiul fluidelor și a modului în care acestea interacționează cu forțele. Atât lichidele, cât și gazele sunt considerate fluide în scopul acestei ramuri a științei. Adesea, domeniul mecanicii fluidelor este împărțit în două domenii de studiu mai specifice. Acestea sunt statica fluidelor și dinamica fluidelor, care se referă la fluidele în repaus și, respectiv, fluidele în mișcare. Mecanica fluidelor poate implica matematică extrem de complexă, iar ajutorul computerelor moderne a îmbunătățit semnificativ această știință.

Rădăcinile cronologice ale mecanicii fluidelor merg până cel puțin până la grecii antici. Fizicianul și inventatorul grec Arhimede a fost autorul unora dintre primele studii pe care le cunoaștem și care privesc statica fluidelor, inclusiv proprietatea de flotabilitate. Filosofii persani din perioada medievală au cuplat aceste lucrări antice cu propriile lor studii despre dinamica fluidelor, care au acționat ca un precursor timpuriu al dinamicii fluidelor moderne. Personalități istorice cunoscute precum Leonardo da Vinci și Sir Isaac Newton, precum și alții, au adus contribuții notabile la înțelegerea noastră a mecanicii fluidelor.

Fiecare tip de știință începe cu ipoteze de bază, fundamentale, care guvernează cursul studiului lor. Mecanica fluidelor este definită de obicei ca având trei premise sau ipoteze de bază la rădăcină. Prima este conservarea masei, ceea ce înseamnă că masa nu poate fi nici creată, nici distrusă în mod spontan, deși poate schimba forme. A doua ipoteză, conservarea impulsului, este oarecum similară. Această lege afirmă că impulsul total într-un sistem închis este constant și nu poate apărea sau dispărea spontan.

A treia ipoteză de bază care guvernează mecanica fluidelor este ceea ce este cunoscut sub numele de ipoteza continuului. Acesta este un mod de a vedea fluidele care nu ține cont de prezența moleculelor discrete. În schimb, se presupune că proprietățile unui fluid variază în mod continuu de la un punct la altul.

Deoarece ignoră natura reală a particulelor mici de materie, ipoteza continuumului este doar o aproximare folosită ca instrument în calcule. Poate duce la o soluție ușor inexactă, dar și la soluții care sunt foarte precise în circumstanțe ideale. Există și alte metode, mai exacte, dar această ipoteză este adesea destul de utilă ca ipoteză preliminară. De multe ori, se poate presupune, de asemenea, că un anumit fluid este incompresibil, adică nu poate fi comprimat. Totuși, acest lucru este valabil doar pentru lichide și nu pentru gaze.