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Ley de viscosidad de Newton

1687
  • Isaac Newton
Viscosímetro en un laboratorio de mecánica de fluidos para medir la viscosidad.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

A Newtonian fluid’s tensión de cizallamiento es directamente proporcional a la velocidad de cizallamiento cepa. This linear relationship is defined by Newton’s law of viscosity: [latex]\tau = \mu \frac{du}{dy}[/latex], where [latex]\tau[/latex] is the shear estrés, [latex]\mu[/latex] is the dynamic viscosity (a constant of proportionality), and [latex]\frac{du}{dy}[/latex] is the shear rate or velocity gradient.

La ley de la viscosidad de Newton establece la ecuación constitutiva fundamental de un fluido newtoniano. Postula que para un flujo de cizalla simple, la fuerza por unidad de área (esfuerzo de cizalla, [latex]\tau[/latex]) necesaria para mover una capa de fluido con respecto a otra es proporcional a la velocidad a la que cambia la velocidad con la distancia perpendicular al flujo (el gradiente de velocidad o velocidad de cizalla, [latex]\frac{du}{dy}[/latex]). La constante de proporcionalidad, [latex]\mu[/latex], se conoce como viscosidad dinámica, una propiedad del material que mide la resistencia del fluido a fluir. Para un fluido newtoniano, esta viscosidad es constante y depende sólo de la temperatura y la presión, no de las fuerzas que actúan sobre él.

Este modelo lineal es una idealización, pero describe con precisión muchos fluidos comunes, como el agua, el aire y los aceites simples, en condiciones típicas. El concepto es fundamental para la dinámica de fluidos, ya que permite la derivación de las ecuaciones de Navier-Stokes, que rigen el movimiento de sustancias fluidas viscosas. La ley implica que un fluido newtoniano comenzará a fluir inmediatamente tras la aplicación de cualquier esfuerzo cortante, por pequeño que sea. Esto contrasta con los fluidos no newtonianos, que pueden presentar pseudoadelgazamiento, espesamiento o requerir un límite elástico mínimo antes de fluir.

Históricamente, Isaac Newton propuso esta relación en su *Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica* de 1687. No la expresó en la forma diferencial moderna, sino que describió el concepto de “defecto de lubricidad” o fricción interna en los fluidos. La formulación matemática moderna fue desarrollada posteriormente por matemáticos y físicos como Cauchy y Stokes, que la incorporaron a un marco más general para la mecánica del continuo.

UNESCO Nomenclature: 2206
- Mecánica de fluidos

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Fundacional

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Trabajos de Evangelista Torricelli sobre el flujo de fluidos (Ley de Torricelli)
  • Principios hidrostáticos de Blaise Pascal (Ley de Pascal)
  • Las leyes del movimiento de Isaac Newton
  • Desarrollo del cálculo por Newton y Leibniz

Aplicaciones

  • Diseño de tuberías para transporte de agua y petróleo
  • Análisis aerodinámico de alas y carrocerías de vehículos
  • teoría de lubricación para cojinetes y engranajes
  • modelado de patrones climáticos y corrientes oceánicas
  • Ingeniería de procesos químicos para recipientes de mezcla y reacción

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: ley de viscosidad de newton, esfuerzo cortante, velocidad de cizallamiento, viscosidad dinámica, fluido newtoniano, dinámica de fluidos, ecuación constitutiva, gradiente de velocidad.

Contexto histórico

Ley de viscosidad de Newton

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

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

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