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Principio de Bernoulli

1738
  • Daniel Bernoulli
Aircraft wing demonstrating Bernoulli's principle in fluid mechanics for lift generation.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

El principio de Bernoulli establece que, para un flujo no viscoso, un aumento en la velocidad de un fluido ocurre simultáneamente con una disminución en la velocidad de un fluido. presión o una disminución de su energía potencial. Es una afirmación de la conservación de la energía para un fluido en movimiento, comúnmente expresado como [latex]p + frac{1}{2}rho v^2 + rho gh = text{constante}[/latex] a lo largo de una línea de corriente.

El principio de Bernoulli se deriva del principio de conservación de la energía aplicado a un fluido ideal en movimiento. Los tres términos de la ecuación representan diferentes formas de energía por unidad de volumen. El término [latex]p[/latex] es la presión estática, que representa la energía interna del fluido. El término [latex]frac{1}{2}rho v^2[/latex] es la presión dinámica, que es la energía cinética del fluido en movimiento. El término final, [latex]rho gh[/latex], es la presión hidrostática, que representa la energía potencial del fluido debido a su elevación [latex]h[/latex] en un campo gravitatorio [latex]g[/latex]. El principio afirma que la suma de estos tres términos permanece constante a lo largo de una única línea de corriente.

Es crucial comprender los supuestos bajo los cuales el principio de Bernoulli es válido: el flujo debe ser estacionario (la velocidad en un punto no cambia con el tiempo), incompresible (la densidad es constante) e inviscido (no hay fuerzas de fricción). viscosidadEstas son limitaciones importantes, lo que significa que el principio es una idealización. En aplicaciones del mundo real, los efectos viscosos pueden causar pérdidas de energía que no se tienen en cuenta en la ecuación básica.

Si bien se utiliza a menudo para ofrecer una explicación simplificada de la sustentación aerodinámica —donde el aire que viaja más rápido sobre la superficie superior curva de un ala crea una presión menor en comparación con la superficie inferior más plana—, esta explicación es incompleta. Una explicación completa de la sustentación también requiere considerar la tercera ley de Newton y la desviación del aire hacia abajo (flujo descendente). No obstante, el principio de Bernoulli proporciona una herramienta poderosa e intuitiva para el análisis de primer orden de muchos fenómenos de dinámica de fluidos, desde la medición de caudales con un medidor Venturi hasta la comprensión del funcionamiento de un atomizador de perfume.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Mecánica

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Fundacional

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Leyes del movimiento de Isaac Newton
  • El trabajo de Leonhard Euler sobre dinámica de fluidos
  • early concepts of conservación de la energía
  • Estudios sobre la presión de Evangelista Torricelli y Blaise Pascal

Aplicaciones

  • Generación de sustentación del ala de la aeronave (como factor contribuyente)
  • carburadores en motores
  • Medidores Venturi para medición de caudal
  • atomizadores y pistolas pulverizadoras
  • tubos de Pitot para medir la velocidad del aire

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Fachadas de edificios autoajustables que minimizan la carga del viento durante las tormentas
  • high-efficiency irrigation systems that use venturi effects for fertilizer injection
  • Sistemas pasivos de circulación de aire para grandes hábitats en el espacio o bajo tierra
  • Nuevos tipos de instrumentos musicales basados ​​en chorros de aire controlados
  • bladeless energy harvesting devices from low-speed water currents
  • Microbombas para dispositivos de laboratorio en un chip sin partes móviles
  • Sistemas avanzados de extinción de incendios mediante atomizadores de niebla de alta velocidad
  • Secadores de manos silenciosos y de alta velocidad que utilizan principios de diferencial de presión
Relacionado con: principio de Bernoulli, dinámica de fluidos, conservación de la energía, presión, velocidad, flujo no viscoso, línea de corriente, aerodinámica.

Contexto histórico

Principio de Bernoulli

1672
1687
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1738
1750
1757
1788
1650
1678
1687
1687
1738
1750
1785
1788

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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