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Supuesto del Continuo

1820
Investigador que estudia la dinámica de fluidos en un laboratorio del siglo XIX, centrándose en la hipótesis del continuo.

El supuesto del continuo considera los fluidos como materia continua en lugar de moléculas discretas. Esta simplificación es válida cuando la escala de longitud del problema es mucho mayor que la distancia intermolecular, lo que permite definir propiedades como la densidad y la velocidad en puntos infinitesimales. Esto posibilita el uso de ecuaciones diferenciales para describir el comportamiento macroscópico del flujo de fluidos.

The continuum assumption is a foundational concept in mecánica de fluidos and continuum mechanics as a whole. It allows us to ignore the atomic, discontinuous nature of matter and model a fluid as a continuous substance or field. Under this assumption, properties such as density, pressure, temperature, and velocity are considered to be well-defined at any point in space and vary continuously from one point to another. This mathematical idealization is crucial because it permits the application of calculus, particularly partial differential equations like the Navier-Stokes equations, to model fluid behavior.

The validity of this assumption is determined by the Knudsen number ([latex]Kn[/latex]), which is the ratio of the molecular mean free path (the average distance a molecule travels before colliding with another) to a representative physical length scale of the problem. When [latex]Kn ll 1[/latex], the continuum assumption holds. However, in situations where the length scale is comparable to the mean free path, such as in rarefied gases in the upper atmosphere, in micro-electromechanical systems (MEMS), or in shock waves, the assumption breaks down. In these cases, more complex models based on statistical mechanics, like the Boltzmann equation or direct simulation Monte Carlo (DSMC) methods, are required to accurately describe the fluid’s behavior by considering the motion of individual molecules.

Por lo tanto, el supuesto del continuo representa un puente crucial entre el mundo microscópico de los átomos y el mundo macroscópico que observamos. Simplifica las interacciones moleculares complejas en propiedades manejables y continuas, lo que hace que la gran mayoría de los problemas de ingeniería y física relacionados con el flujo de fluidos sean computacionalmente abordables y solucionables con un alto grado de precisión.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Mecánica

Tipo

Sistema abstracto

Disrupción

Fundacional

Utilización

Uso generalizado

Precursores

  • teoría atómica
  • development of calculus by newton and leibniz
  • Conceptos tempranos de presión y densidad de Evangelista Torricelli y Blaise Pascal

Aplicaciones

  • dinámica de fluidos computacional (CFD)
  • análisis aerodinámico de las alas
  • modelos de pronóstico del tiempo
  • Ingeniería hidráulica para presas y tuberías
  • modelado del flujo sanguíneo en las arterias

Patentes:

NA

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