Acabo de empezar a aprender el tema de los fluidos en la física. Estoy tratando de comprender el concepto de presión de fluidos y su relación con el flujo de fluidos, la velocidad, la flotabilidad, pero en mi intento de comprender estos subtemas, me doy cuenta de que mi comprensión del movimiento/comportamiento de las moléculas de líquido a nivel microscópico es un poco deficiente. Me cuesta imaginar cómo se comportaría si uno siguiera una partícula de líquido individual en particular en su viaje e interacción con otras moléculas de líquido en un recipiente determinado.
Por ejemplo, conozco los hechos generales como, en comparación con los sólidos, las moléculas en los líquidos son libres no solo de vibrar desde su posición media, sino también de trasladarse y deslizarse entre sí. Sé que las moléculas líquidas sienten algún tipo de atracción intermolecular que es mayor que la que sienten los sólidos pero menor que la que sienten las moléculas de gas, razón por la cual los líquidos tienen un volumen definido a diferencia de las moléculas de gas.
Pero incluso con este hecho, tengo problemas para imaginar el viaje de esas moléculas líquidas, ya que existen en un recipiente o en un lago abierto, en el océano junto con millones de otras moléculas. Al igual que las moléculas líquidas individuales alguna vez se trasladan o se deslizan entre sí (y mientras lo hacen, siguen creando enlaces intermoleculares temporales con otras moléculas) hasta el punto de viajar desde el fondo del recipiente hasta la parte superior, o desde un lado lateral del recipiente/abierto. océano o lago al lado opuesto del contenedor/mar abierto o lago.
La razón por la que hago esta pregunta es porque tengo dificultad para entender conceptos como presión, flotabilidad, velocidad. Por ejemplo, si las partículas líquidas pueden deslizarse entre sí, ¿por qué todos los objetos, independientemente de su densidad, no se hunden hasta el fondo del recipiente o el fondo del océano/lago todo el tiempo? ¿Por qué las moléculas líquidas no se mueven para dar paso al objeto, van hacia un lado (mientras, por supuesto, elevan la altura del líquido) formando enlaces intermoleculares con nuevas moléculas a medida que se mueve hacia un lado, cuando un objeto está sumergido en ellas? ? ¿Cuál es la necesidad del tema de la flotabilidad para explicar el comportamiento de los fluidos cuando se colocan objetos en ellos?
Además, si, como todos sabemos, las moléculas líquidas pueden deslizarse entre sí, ¿por qué la presión es mayor en el fondo del recipiente/océano/lago que en el fondo? ¿No se deslizan las partículas individuales de líquido entre sí para moverse hacia la parte superior y luego llegan al fondo todo el tiempo, por lo tanto (como se imaginan millones de otras moléculas individuales haciendo esto también) igualando la presión a través del recipiente? Gracias.
Las moléculas líquidas (tomando el agua como ejemplo) están constantemente moviéndose, chocando, intercambiando lugares, golpeando de frente y pasando a través de sus vecinos como bailarines en un mosh pit. Rebotan en las paredes y entre sí con la misma fuerza. En un instante dado, algunos se mueven muy rápido, otros más lentamente, pero en promedio todos se mueven rápidamente, moviéndose solo un poco entre colisiones mientras todos se amontonan hombro con hombro.
Debido a que su movimiento es aleatorio, como grupo no van a ninguna parte, pero al deslizarse y deslizarse y apretarse e intercambiar posiciones, con el tiempo cada uno se encontrará alejándose de su posición original y de esta manera la pista de baile es bien mezclados: ninguno de ellos se queda con sus parejas de baile originales por mucho tiempo.
Los bailarines no están tomados de la mano, lo que significa que no soportan fuerzas de cizallamiento , por lo que pueden deslizarse uno al lado del otro sin mucha resistencia.
Dejamos caer un gran globo encima de la multitud, ¿se cae al suelo? No, hay bailarines en el camino, y son más densos que el globo, por lo que la gravedad empuja a los bailarines hacia abajo y el globo flota en la parte superior.
Dejamos caer una esfera de plomo sólido encima de la multitud, ¿flota encima? No, es más denso que los bailarines y los empuja a todos fuera del camino mientras caen al suelo, y los bailarines flotan en su lugar (no es una analogía perfecta, pero creo que te haces una idea).
Finalmente: imagina que hacemos una pirámide de los bailarines sobre sus manos y rodillas, con otros bailarines encima de ellos, y aún más encima de ellos. Se estremecen y se sacuden por la carga y los que están en la parte inferior soportan todo el peso de cada capa de bailarines por encima de ellos. Pero como no tienen a dónde ir a los lados debido a las paredes del salón de baile, simplemente se sientan allí y los aplastan. Un bailarín en el medio de la pila (con bailarines arriba y abajo) está rodeado por todos lados por bailarines aplastados y debido a que ella también está constreñida hacia los lados, siente una presión uniforme que la aprieta desde todos los lados .
Un bailarín en la parte superior de la pila no siente esa presión, solo el contacto lateral de sus vecinos más cercanos.
Debido a que los bailarines son modernos , son tan flexibles y ondulados que cualquier bailarín en la parte inferior de la pila aún puede apretujarse e intercambiar lugares con sus vecinos más cercanos, pero la presión que sienten no los "sigue" si se mueven. hasta la parte superior de la pila, ya que depende de qué tan profundo esté el bailarín en la pila.
¡Así que piense en las moléculas de agua como bailarinas modernas en un mosh pit teniendo una buena ira y estará en el camino correcto!
La razón del efecto de compra es similar para gases y líquidos. La fuerza promedio por área debida a las colisiones de las moléculas con la superficie de un objeto es mayor a mayores profundidades, porque la gravedad introduce un sesgo, disminuyendo las velocidades hacia arriba y aumentando las velocidades hacia abajo. Después de rebotar en el fondo del contenedor, la velocidad ascendente promedio disminuye a medida que sube, y las colisiones cerca del fondo tienen más impulso que cerca de la superficie.
Un objeto puede hundirse si su propio peso es mayor que la diferencia entre las fuerzas hacia arriba de las colisiones en su parte inferior y la fuerza hacia abajo en su parte superior.
Es más fácil de entender para los gases porque podemos modelarlos como moléculas que viajan con un impulso casi constante y solo se ven afectadas por la gravedad entre colisiones. Para los líquidos, el impulso también se ve fuertemente afectado por la distancia entre ellos. Una disminución muy pequeña de esa distancia desde el equilibrio corresponde a una gran fuerza de repulsión. Y un aumento de la distancia en una fuerza de atracción.
david blanco