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Los Principios de Bernoulli: Implicaciones y Aplicaciones en Nuestro Mundo Cotidiano

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El principio de Bernoulli o ecuación de Bernoulli viene a ser uno de los teoremas más aplicados en relación al movimiento de los fluidos.

Comprendiendo los Principios de Bernoulli

¿Qué son los Principios de Bernoulli?

El Principio de Bernoulli es una ley fundamental en la física de fluidos, que establece que un incremento en la velocidad de un fluido conduce a una disminución en la presión y viceversa. Este principio se encuentra en la base de muchos fenómenos y tecnologías de nuestro día a día.

Historia y Origen del Principio de Bernoulli

El Principio de Bernoulli lleva el nombre de Daniel Bernoulli, un científico suizo del siglo XVIII que hizo contribuciones significativas a la matemática y la física. Esta sección detalla la vida y obra de Bernoulli y cómo llegó a descubrir su famoso principio.

La Matemática detrás del Principio de Bernoulli

El Principio de Bernoulli es una afirmación cuantitativa que involucra la presión, la velocidad y la altura de un fluido. Aquí profundizamos en las ecuaciones y variables de este principio, y explicamos cómo se relacionan entre sí.

Aplicaciones Cotidianas del Principio de Bernoulli

El Principio de Bernoulli y la Aviación

El Principio de Bernoulli es fundamental para el diseño y funcionamiento de los aviones. Esta sección explica cómo el principio permite a los aviones generar sustentación y volar.

Otros Ejemplos de Aplicaciones del Principio de Bernoulli

Desde la tecnología médica hasta la ingeniería de vehículos, el Principio de Bernoulli tiene un amplio rango de aplicaciones. En esta sección, exploramos varios ejemplos de cómo este principio se utiliza en la vida cotidiana.

Su exponente fue el científico suizo Daniel Bernoulli, quien en su momento planteó este postulado dentro de su publicación “Hidrodinámica”, allí se explica cómo se desarrolla el movimiento de una sustancia líquida a través de un conducto cerrado.

Podemos señalar que dicho principio nos explica el comportamiento que presenta un determinado fluido mientras este se desplaza a través de una línea de corriente. Además, se entiende que el líquido debe ser considerado ideal, siempre y cuando cumpla dos características indispensables durante su circulación dentro del conducto cerrado.

Tales características son; que no exista la presencia de viscosidad y tampoco rozamiento.

Esto permitirá que la energía del mismo permanezca siempre constante. Cabe señalar también que, la aplicación del principio de Bernoulli ha logrado ser útil dentro de distintas áreas. Las cuales van desde la construcción hasta la mecánica.

Llegando a obtener resultados prometedores y totalmente funcionales. Igualmente, por medio del mismo, se han podido resolver distintos problemas del universo, brindando así  respuesta a incógnitas en torno a este.

De qué trata el principio de Bernoulli

Además de las definiciones dadas anteriormente podemos también señalar que, dentro del principio de Bernoulli se declara que el líquido que se encuentra dentro de un flujo horizontal tendrá mayor velocidad en aquellos puntos donde exista una menor presión.

Por otro lado, donde se presente una mayor presión, se verá una disminución de la velocidad, entonces si un conducto presenta cambios en relación a su diámetro en determinadas zonas, lo que ocurre es que se genera una variación en relación a la velocidad con que dicho fluido se desplaza.

El principio de Bernoulli puede llegar a ser aplicable en distintos tipos de flujo, bien sea en líquidos como en gases. Lo cual permite que se generen varias formas en relación a la ecuación de Bernoulli.

Esta es la Ecuación de bernoulli

Cuando se trata de un flujo incomprensible, se puede aplicar la forma básica de la ecuación, siempre y cuando el movimiento sea en un bajo número Mach. Y en el caso de que se trate de números altos de Mach, se aplicará una forma más compleja de la ecuación.

Ecuacion de Bernoulli

P1​+21​ρv12​+ρgh1​=P2​+21​ρv22​+ρgh2​
Entendiéndose de la siguiente manera:

  • P1,V1,h1 = se refieren a la presión, velocidad y altura del fluido en el punto 1
  • P2, V2, h2 = viene a ser la presión, velocidad y altura en el punto 2

De qué manera se aplica en nuestra vida el principio de Bernoulli

De manera cotidiana podemos encontrar un buen número de ejemplos que nos muestran la aplicación de dicho principio. Mismo que, sin duda ha contribuido y ayudado para poder llevar a cabo la elaboración de distintos objetos que utilizamos en nuestra vida, pudiendo resolver algunos problemas en su funcionamiento. Por ejemplo:

  • Las chimeneas. Es sencillo poder notar que las chimeneas son estructuras altas. La razón de esto se debe a que, así se puede aprovechar la velocidad del viento, la cual es más constante a mayor altura. Si el viento sopla rápido sobre la boca de la chimenea, entonces la presión ejercida será más baja. Lo cual aumenta la diferencia de presiones entre la boca y la base de la chimenea, y todo esto facilita el flujo de gases a través de esta.
  • Los aviones. En el campo de la aviación se ha utilizado esta ecuación con el fin de poder lograr que los aviones puedan volar.
  • Ya que la parte superior del ala presenta un diseño mucho más curvo que la parte inferior entonces, en el momento en que la masa superior de aire genera un aumento en su velocidad, la presión disminuye y es esto es lo que le permite al avión mantenerse en el aire.
  • La natación. Dentro de esta disciplina deportiva también vemos la presencia del principio de Bernoulli específicamente se genera en la siguiente situación. Al momento en que los nadadores realizan las brazadas, se corta el agua y justo en ese instante se disminuye la presión. lo que produce que el cuerpo adquiera una mayor propulsión dentro del agua.

Ejemplos de principio de bernoulli

Problema 1: Un flujo de agua va de la sección 1 a la seccion 2. La sección 1 tiene 25 mm de diámetro, la presión manométrica es de 345 kPa, y la velocidad de flujo es de 3 m/s. La sección 2, mide 50 mm de diámetro, y se encuentra a 2 metros por arriba de la sección 1. Si suponemos que no hay pérdida de energía en el sistema. Calcule la presión “P2”

ejercicio_resuelto_bernoulli

Solución:

Tenemos que analizar nuestros datos, es decir, que es lo qué si tenemos y lo que nos hace falta por encontrar, así también realizar el despeje de la variable que vamos a calcular. Entonces procedemos:

Datos:

d1 = 25 mm

d2 = 50 mm

p1 =345 Kpa

v1 = 3 m/s

d2 = 50 mm

p2  =?

Si leemos bien el problema, nos daremos cuenta que tenemos la altura, ya que si hacemos h2 – h1 = 2 metros. Por lo que nos ahorramos algo de cálculo. Finalmente procedemos a despejar a p2 de la fórmula que ya tenemos:

bernulli

Despejando y para hacer más fácil el proceso, recordemos que la densidad del agua no tendrá ninguna variación tanto al inicio como al final, entonces podemos decir que la densidad será constante, y la podemos omitir para el cálculo.

Bernulli 1

Sin embargo nos hace falta v2, ya que no la tenemos, pero si tenemos el dato de los diámetros, entonces si recordamos bien; podemos hacer uso de la ecuación de continuidad  qué es una ecuación que deriva del gasto .

ejemplos de bernulli

Problema solucionado

Todo esto corresponde a la información más básica que puedes encontrar en relación a este principio.

Pues, en efecto presenta algunas variaciones que necesitan de más tiempo para desarrollarlas y comprenderlas, pero teniendo todo esto en cuenta seguramente te será menos complejo profundiza en dicho principio.

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Juan Torres
Juan Torres
Juan Torres es Líder Internacional y experto en Colombia y América Latina en Educación y Gestión. Tiene experiencia en diferentes mercados internacionales y está familiarizado con las negociaciones con partes interesadas transnacionales. Actualmente se encarga de la educación en la región iberoamericana.

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