El principio de Bernoulli
Cuando era niño, una forma de atormentar a mis hermanos era con la manguera del jardín. Este simple equipo me proporcionó horas de diversión porque podía usarlo para rociarlos y empaparlos con agua. Sin embargo, esto no se podía lograr simplemente sosteniendo la manguera hacia ellos, porque el agua solo saldría por el extremo y caería al suelo. Tuve que usar mi pulgar para bloquear una parte de la abertura de la manguera para que el agua saliera más rápido. A una edad tan joven, no tenía idea de quién era Daniel Bernoulli o por qué bloquear parcialmente el extremo de la manguera hacía que el agua saliera más rápido. Todo lo que me importaba era que tenía un arma poderosa en un equipo de jardinería normal y cotidiano. Ya no rocío a mis hermanos con una manguera de jardín, pero ahora sé la física detrás de por qué esto fue posible (¡y tan divertido!). La razón por la que el agua pulverizada aumentó cuando se bloqueó la abertura de la manguera es porque un fluido aumenta la velocidad cuando fluye a través de un espacio más estrecho. El agua que salía de la manguera viajaba más rápido cuando parte de la abertura estaba bloqueada porque fluía a través de un espacio más estrecho que cuando todo el extremo de la manguera estaba abierto. Puede ver que sucede lo mismo en los ríos a medida que cambian de ancho. El agua que corre a través de las regiones más anchas viaja más lentamente pero se acelera a medida que pasa por las partes más estrechas. Pero lo que quizás no crea es que la presión en estas regiones más estrechas disminuye dentro del fluido a medida que el agua se acelera. Asimismo, la presión en el fluido aumenta a medida que el agua se ralentiza en las regiones más amplias. Este descubrimiento fue realizado por el científico suizo Daniel Bernoulli y se llama principio de Bernoulli . Bernoulli estudió los fluidos en las tuberías y descubrió que donde la velocidad de un fluido aumenta, la presión interna en el fluido disminuye. Este no es un concepto fácil de comprender. De hecho, puede estar pensando que si el agua está en un espacio más estrecho, la presión debería aumentar. Bueno, lo hace, pero no la presión dentro del fluido. El aumento de presión lo experimenta todo lo que rodea al fluido. De hecho, es este cambio de presión lo que hace que el fluido cambie de velocidad, no al revés.
Aplicaciones del principio de Bernoulli
Podría ser útil pensar en un fluido que viaja en términos de líneas de conducción . Estas son líneas imaginarias que representan el camino de las partículas fluidas. Las líneas de corriente están muy separadas cuando el área que rodea el fluido es amplia. Pero cuando el área se vuelve estrecha, las líneas de corriente se juntan, disminuyendo la presión en el fluido y aumentando su velocidad. Podemos aplicar la idea de líneas fluidas a todo tipo de situaciones. Dado que tanto los líquidos como los gases son fluidos, podemos aplicar el principio de Bernoulli tanto al aire como al agua. Las alas de los aviones proporcionan un gran ejemplo de este principio en acción. Las alas de los aviones están diseñadas para que el aire fluya más rápido sobre la parte superior del ala que debajo de ella. La parte superior del ala tiene una curva mayor que la inferior, y esta curva apiña las líneas de corriente. Dado que las líneas de corriente están más juntas, hay menos presión en el fluido (el aire) sobre el ala que debajo de él. Dado que la presión debajo del ala es mayor, crea una elevación hacia el área de menor presión, empujando hacia arriba en la parte inferior del ala. Cuando dos semirremolques pasan uno al lado del otro en la carretera, se atraen entre sí debido a este mismo tipo de diferencia de presión. A medida que se cruzan, el espacio entre ellos crea un área de baja presión porque es bastante estrecha. La presión en el exterior de cada camión es mayor que el área entre ellos, por lo que se juntan cuando se cruzan. Los barcos también experimentan esto cuando se cruzan entre sí. El agua entre los dos barcos viaja más rápido que el agua en los lados exteriores, creando un área de baja presión entre ellos. De hecho, los barcos tienen que alejarse unos de otros cuando pasan para evitar chocar entre sí. Cuando llega una tormenta de viento, es muy probable que su techo se levante de su casa porque a medida que el aire pasa por encima, las líneas de corriente se apiñan y hay una caída de presión. La presión debajo del techo es mayor que encima de él, proporcionando el mismo tipo de sustentación que vimos con el ala del avión.
Resumen de la lección
Gracias a un importante descubrimiento de Daniel Bernoulli, podemos comprender cómo cambia la presión dentro de un fluido a medida que se mueve por diferentes espacios. Llamado principio de Bernoulli , esta es la idea de que donde la velocidad de un fluido aumenta, la presión en el fluido disminuye. La velocidad de un fluido aumentará a medida que viaja a través de espacios más estrechos y disminuirá a medida que viaja a través de espacios más amplios. El aumento o la disminución de la velocidad se debe a un cambio de presión dentro del fluido. La visualización de líneas simplificadas hace que este concepto sea más fácil de entender. Estas son líneas imaginarias que representan el camino de las partículas fluidas. A medida que el fluido se mueve a través de un espacio más estrecho, las líneas de corriente se apiñan, disminuyendo la presión dentro del fluido y aumentando su velocidad. El principio de Bernoulli se puede aplicar a muchas situaciones cotidianas. Por ejemplo, este principio explica por qué las alas de los aviones están curvadas en la parte superior y por qué los barcos tienen que alejarse unos de otros cuando pasan. La presión sobre el ala es menor que debajo de él, lo que proporciona sustentación desde debajo del ala. La presión en el agua en los lados exteriores de los barcos es mayor que el agua que se mueve más rápido entre ellos, lo que los empuja entre sí a medida que pasan.
Los resultados del aprendizaje
Después de completar esta lección, debería poder:
- Describe el principio de Bernoulli
- Detalle la racionalización y cómo afecta al aire o al agua
Continua con:
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