Siento que cuanto más profundamente estudio sobre los fluidos en física, más me doy cuenta de que realmente no entiendo el concepto básico de la presión de los fluidos. En primer lugar, ¿qué se entiende por presión de fluido? ¿Es la presión/fuerza que las moléculas de fluido aplican ENTRE OTRAS, cuando chocan unas con otras innumerables veces? ¿Es la presión que sienten los LADOS y el FONDO del recipiente que contiene las moléculas del fluido o los OBJETOS (ya sea una persona nadando o un bote) sumergidos en el fluido, cuando las partículas del fluido chocan con su superficie?
Además, ¿cómo contribuye la gravedad a la presión del fluido? Sigo leyendo que la presión del fluido es mayor en la parte inferior del contenedor que contiene el fluido que en la parte superior del contenedor, porque el peso de las partículas de fluido en la parte superior empuja hacia abajo las partículas en la parte inferior. Pero, ¿por qué es ese el caso realmente? ¿Las moléculas de fluido no chocan de la misma manera (como el mismo número, la fuerza de las colisiones), independientemente de si están en el fondo, en el medio o en la parte superior del recipiente? También sabemos que las partículas de fluido (más las partículas de gas que los líquidos) están siempre en movimiento, entonces, con esto en mente, sería correcto suponer que en un contenedor de fluido, muchas partículas de fluido en el fondo del contenedor siempre pueden viajar aleatoriamente ( como viajar una distancia vertical hacia arriba y, por lo tanto, intercambiar posiciones verticales) hasta la parte superior o la mitad del contenedor, ¿Por lo tanto, a veces transmite presión de abajo hacia arriba y luego de arriba hacia abajo del contenedor (porque, por supuesto, las partículas / moléculas siempre chocan) todo el tiempo? Si esta suposición mía es correcta, ¿de dónde viene el concepto de aumento de la presión del fluido con mayores profundidades?
No sé si mis suposiciones en el párrafo anterior son incorrectas y esa es la razón por la que mi comprensión de los fluidos está sesgada, pero si alguien puede dar algún tipo de explicación sobre este tema, sería genial.
¿Es la presión/fuerza que las moléculas de fluido aplican ENTRE OTRAS, cuando chocan unas con otras innumerables veces? ¿Es la presión que sienten los LADOS y el FONDO del recipiente que contiene las moléculas del fluido o los OBJETOS (ya sea una persona nadando o un bote) sumergidos en el fluido, cuando las partículas del fluido chocan con su superficie?
Todo lo anterior.
¿Las moléculas de fluido no chocan de la misma manera (como el mismo número, la fuerza de las colisiones), independientemente de si están en el fondo, en el medio o en la parte superior del recipiente?
No. Si imaginas que el fluido está hecho de partículas rígidas (moléculas), cada partícula tiene masa. Entonces, si se mueve hacia arriba, se ve afectado por la gravedad como cualquier otro proyectil y se ralentiza. Si se mueve hacia abajo, vuelve a acelerar. Por lo tanto, la presión en el fondo de una columna vertical de fluido es mayor que la presión en la parte superior.
La presión es, , (en un gas ideal) la constante de Boltzmann multiplicada por la densidad multiplicada por la temperatura. La presión es la fuerza por área que se ejercería sobre un recipiente si capturaras un poco del fluido en un recipiente, y esta fuerza se debe a colisiones con las paredes del recipiente, pero no se debe a colisiones entre partículas dentro del recipiente. líquido. Las partículas dentro del fluido pueden estar completamente sin colisión entre ellas y la presión sigue siendo finita porque tiene una densidad y una temperatura. La densidad y la temperatura se definen en última instancia a partir de una distribución de partículas con diferentes velocidades. Cuando la gravedad actúa sobre el fluido, la razón por la que la presión es mayor en el fondo es porque la gravedad provoca un gradiente de densidad y, por lo tanto, un gradiente de presión general. ¿Por qué hay un gradiente de densidad? Porque hay partículas en el fondo del recipiente que no tienen suficiente energía para llegar a la parte superior del recipiente (piensa de nuevo en una distribución de partículas con diferentes velocidades). No tiene nada que ver con las partículas en la parte superior "empujando hacia abajo" las partículas en la parte inferior. Las partículas pueden chocar, y eso actúa para llevar el fluido hacia el equilibrio térmico, pero el fluido puede no colisionar y todavía habría un gradiente de presión.
Editar: tenga en cuenta que la presión en términos de colisiones con un contenedor u objetos que se encuentran en el fluido asume que hay colisiones con el contenedor u objeto. Este concepto de colisiones con las paredes del contenedor es la forma en que se mide la presión, pero no es la forma en que se define . Si el fluido no experimenta colisiones con las paredes, obviamente no medirá una presión finita. Por ejemplo, los neutrinos casi no chocan con nada, por lo que hay que inferir la presión a partir de otras medidas, teorías, suposiciones, etc.
Antonios Sarikas