Física (plan 2002) 2013-1

Optativas, Temas Selectos de Mecánica de Fluidos II

Objetivos

El objetivo principal es mostrar la importancia de entender la dinámica de fluidos para poder diseñar mejores técnicas deportivas y mejor equipo, y optimizar el rendimiento de los atletas. El control de vórtices y de la generación de turbulencia ha tenido impacto en la eficiencia de nadadores tanto en el nado mismo como en los trajes y gorros de baño. El conocimiento de la aerodinámica es fundamental para el diseño de balones y pelotas, de la ropa que usan los atletas y de otros materiales como esquíes, trineos, patines, etc. Finalmente, es importante entender también la modificación de flujos dentro del cuerpo antes, durante y después de someterlo a esfuerzos. Para poder entender todo esto se definirán algunos conceptos básicos y se deducirán las ecuaciones fundamentales a partir de principios de conservación y balance. Se analizarán los flujos externos, se definirán los conceptos de sustentación y arrastre Finalmente se analizarán flujos internos continuos y oscilantes en tuberías y se verán aplicaciones en el flujo sanguíneo. También se visitarán las instalaciones de la UNAM donde se realizan los estudios morfofuncionales.

Metodología

El temario se presentará parcialmente en clase. Una parte del curso se cubrirá con trabajos experimentales o numéricos de los alumnos. Se mantendrá contacto constante con el trabajo que se hace en la dirección de General de Actividades Recreativas y Deportivas.

Evaluación

Tareas y trabajos

Temario

1. INTRODUCCIÓN

Conceptos fundamentales

Álgebra de Matrices

Análisis vectorial

2. CINEMÁTICA DE UNA PARTÍCULA FLUIDA

Trayectoria, Línea de Traza y Línea de Corriente

Aceleración material

Velocidades de deformación

3 DINÁMICA DE LA PARTÍCULA FLUIDA

Fuerzas y esfuerzos

Ecuaciones Constitutivas

4. ECUACIONES DE MOVIMIENTO

Ecuación de continuidad

Ecuación de momento

Ecuación de Navier Stokes

5 ANÁLISIS DIMENSIONAL Y SIMILITUD

Similitud Dinámica

Teorema Pi

6. FLUJO INCOMPRESIBLE NO VISCOSO

Ecuación de Euler

Ecuaciones de Bernoulli: tangente y perpendicular a la línea de corriente

Sustentación

7. FLUJO EXTERNO INCOMPRSIBLE.

Separación

Arrastre viscoso y de forma

Aerodinámica

8. APLICACIONES A DIVERSOS DEPORTES.

Natación

Balones y pelotas

Carreras: autos, lanchas, trineos, esquíes y patines

9. FLUJO INTERNO

Flujo en ductos

Aplicación al cuerpo humano: Flujo sanguíneo y respiración

Flujos oscilantes

Bibliografía Mínima

Fox, McDonald & Pritchard, Introduction to Fluid Mechanics, 6^th Edition, John Wiley and Sons, 2004

Kundu & Cohen, Fluid Mechanics, 4^th Edition, Elsevier, 2008

Se propondrá bibliografía complementaria durante el curso