En física, el término fluido se usa para describir una sustancia que puede fluir. Esto significa que puede deformarse continuamente bajo la aplicación de una fuerza cortante, o fuerza tangencial. A diferencia de los sólidos, los fluidos no resisten la deformación permanente.
Esta definición abarca tanto a los líquidos como a los gases. Aunque a menudo pensamos en ellos como cosas distintas, desde el punto de vista de la física, comparten la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que los contiene. La principal diferencia entre líquidos y gases radica en su compresibilidad y su volumen definido.
¿Qué caracteriza a un fluido?
La característica definitoria de un fluido es su incapacidad para resistir el esfuerzo cortante. Imaginemos un libro sobre una mesa. Si intentamos desplazar la parte superior del libro lateralmente, la fricción entre el libro y la mesa resistirá ese movimiento. Un sólido resiste esta fuerza cortante.
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Si intentamos hacer lo mismo con agua en un vaso (aplicar una fuerza tangencial en la superficie), el agua simplemente se moverá o deformará. No ofrece resistencia permanente a la deformación. Esta propiedad de no resistir el esfuerzo cortante es lo que hace que un fluido sea un fluido.
Es importante notar que incluso los materiales que parecen sólidos pueden comportarse como fluidos bajo ciertas condiciones. Por ejemplo, el alquitrán o la lava volcánica fluyen lentamente, aunque a simple vista parezcan sólidos. Esta capacidad de fluir depende de la viscosidad del material y de la escala de tiempo considerada.
Líquidos
Los líquidos tienen un volumen definido. Esto significa que, aunque se adaptan a la forma del recipiente, ocupan un espacio específico. Son relativamente incompresibles, lo que significa que su densidad cambia muy poco bajo presión. Ejemplos comunes incluyen agua, aceite, alcohol y mercurio.
La superficie de un líquido en reposo es generalmente horizontal (ignorando efectos como la tensión superficial). Además, los líquidos pueden formar una superficie libre, es decir, una superficie que no está en contacto con el recipiente.
Gases
Los gases, a diferencia de los líquidos, no tienen un volumen definido. Se expanden para llenar todo el espacio disponible. También son altamente compresibles, lo que significa que su densidad puede cambiar significativamente bajo presión. Ejemplos comunes incluyen aire, oxígeno, nitrógeno y helio.
Las moléculas en un gas están mucho más separadas que en un líquido, lo que explica su mayor compresibilidad. Debido a esta separación, las fuerzas intermoleculares son mucho más débiles en los gases.
Aplicaciones prácticas
El estudio de los fluidos, conocido como mecánica de fluidos, es fundamental en muchas áreas de la ciencia y la ingeniería. Por ejemplo, el diseño de aviones y barcos requiere una comprensión profunda del flujo de aire y agua.
La ingeniería civil utiliza principios de la mecánica de fluidos para diseñar sistemas de tuberías para el suministro de agua y el drenaje. También para diseñar presas y canales que puedan resistir las fuerzas ejercidas por el agua. La medicina también se beneficia, por ejemplo, para entender el flujo sanguíneo en el sistema circulatorio.
En resumen, un fluido es una sustancia que se deforma continuamente bajo la aplicación de una fuerza cortante. Esto incluye tanto líquidos como gases, y su estudio es esencial para comprender y diseñar una amplia variedad de sistemas y tecnologías.
