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Presión dinámica

1738
  • Daniel Bernoulli
Túnel de viento con tubo de Pitot para medir la presión dinámica en mecánica de fluidos.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Dinámico presión, [latex]q[/latex] o [latex]Q[/latex], es la energía cinética por unidad de volumen de un fluido. Se define mediante la fórmula [latex]q = \frac{1}{2} \rho u^2[/latex], donde [latex]\rho[/latex] es la densidad local del fluido y [latex]u[/latex] es la velocidad del fluido. Esta cantidad es fundamental en la dinámica de fluidos para cuantificar la presión derivada del movimiento del fluido.

The concept of dynamic pressure originates from the conservation of energy for a moving fluid. It represents the portion of the fluid’s total energy associated with its bulk motion. The formula [latex]q = \frac{1}{2} \rho u^2[/latex] can be derived by considering the kinetic energy ([latex]E_k = \frac{1}{2} m u^2[/latex]) of a small parcel of fluid with mass [latex]m[/latex] and volume [latex]V[/latex]. Since density [latex]\rho[/latex] is mass per unit volume ([latex]\rho = m/V[/latex]), the kinetic energy per unit volume is [latex]E_k/V = (\frac{1}{2} m u^2)/V = \frac{1}{2} (m/V) u^2 = \frac{1}{2} \rho u^2[/latex]. This result shows that dynamic pressure is not a pressure in the conventional sense of a normal force per unit area exerted by molecular collisions (which is static pressure). Instead, it is a scalar quantity with units of pressure (Pascals in SI units) that conveniently represents the kinetic energy density of the flow. This distinction is crucial; dynamic pressure cannot be measured directly by a standard pressure gauge oriented parallel to the flow. It can only be measured by bringing the fluid to a stop isentropically, converting its kinetic energy into a measurable pressure increase.

Históricamente, las bases las sentó Daniel Bernoulli en su obra *Hydrodynamica* de 1738. Aunque formuló el principio general de la conservación de la energía en los fluidos, el aislamiento explícito y la denominación de “presión dinámica” como término distinto se hicieron más comunes con el desarrollo de la dinámica de fluidos y la aerodinámica modernas a finales del siglo XIX y principios del XX. Su utilidad radica en simplificar las complejas ecuaciones de la dinámica de fluidos. Por ejemplo, en muchos cálculos aerodinámicos, las fuerzas se adimensionalizan utilizando la presión dinámica, lo que permite comparar el rendimiento aerodinámico de objetos de diferentes tamaños a diferentes velocidades y en diferentes fluidos, siempre que coincidan otros parámetros como el número de Reynolds. Esto la convierte en una magnitud fundamental para las pruebas en túneles de viento y la dinámica de fluidos computacional (CFD).

UNESCO Nomenclature: 2210
- Mecánica

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Fundacional

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Las leyes del movimiento de Isaac Newton
  • Concepto de energía cinética ([latex]E_k = \frac{1}{2}mv^2[/latex])
  • Conceptos tempranos de presión y densidad
  • Principios de conservación de la energía

Aplicaciones

  • Diseño de aeronaves (cálculo de sustentación y resistencia)
  • Diseño de medidor Venturi para medición de flujo
  • Funcionamiento del tubo de Pitot para la medición de la velocidad del aire
  • pronóstico meteorológico (análisis de cargas de viento en estructuras)
  • diseño automotriz (optimización aerodinámica)
  • Ingeniería civil (carga de viento en puentes y edificios)

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Related to: dynamic pressure, fluid dynamics, kinetic energy, fluid density, fluid velocity, Bernoulli’s principle, pressure, aerodynamics, incompressible flow, fluid mechanics.

Contexto histórico

Presión dinámica

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(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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