TORRICELLI “EVANGELISTA” (DINAMICA DE FLUIDOS)

LARRAÑAGA TORRÓNTEGUI RAMÓN ANTONIO

Diplomado y Maestría en Desarrollo Humano FESC- Universidad Nacional Autónoma de México.

 Torricelli Evangelista (15 de octubre de 1608-25 de octubre de 1647) fue un físico y matemático italiano. Nació en Faenza. Estudió en Roma con B. Castelli, amigo y alumno de G. Galileo. En 1641 se trasladó a Arcetri, donde ayudó a Galileo. En 1642 se convirtió en matemático de la corte del duque de Toscana y profesor de matemáticas y física en la Universidad de Florencia. Trabajos físicos básicos en el campo de la neumática y la mecánica.

 En 1643 descubrió la presión atmosférica, dando un duro golpe a la opinión predominante de que “la naturaleza teme al vacío” (el experimento de Torricelli). Inventó el barómetro de mercurio (1644). El hecho mismo de “obtener” el vacío, también fue importante, ya que después de Torricelli el “vacío” se convirtió en objeto de investigación, lo que finalmente condujo a su uso práctico, en particular en una bomba de aire.

 Mejoró el termoscopio de aire de Galileo convirtiéndolo en un termómetro de alcohol. El primero atribuyó el viento a variaciones de la presión atmosférica. En el tratado "Sobre el movimiento de los cuerpos pesados ​​en caída libre y arrojados" (1641), demostró el postulado sobre la igualdad de velocidades de los cuerpos pesados ​​que caen a lo largo de planos inclinados de la misma altura (sin saber que Galileo ya lo había hecho) Estableció la naturaleza parabólica de la trayectoria del movimiento de los cuerpos arrojados bajo un ángulo arbitrario con respecto al horizonte, otros teoremas de balística ahora bien conocidos.

 Formuló (1641) la ley del líquido que sale de los orificios de un recipiente y derivó una fórmula para determinar el caudal (fórmula de Torricelli). Logró la perfección en la construcción de microscopios y en el pulido de lentes de telescopios. La teoría de Torricelli es una teoría física fundamental que fue desarrollada por el científico italiano Evangelista Torricelli a mediados del siglo XVII. Describe el principio de funcionamiento de los líquidos cuando se mueven en recipientes cerrados y abiertos, basándose en las leyes de la hidrodinámica.

 El principio del trabajo de Torricelli es que la velocidad de salida del líquido a través de un orificio en un recipiente se determina experimentalmente y depende de la altura de la columna de líquido sobre el orificio. Cuanto mayor sea la columna de líquido, mayor será la velocidad de su liberación. Para explicar claramente esta teoría, podemos usar el ejemplo de una cascada, donde la altura de la caída del agua afecta directamente la velocidad de su movimiento. Torricelli formuló una ley que permite predecir la distribución de velocidad y presión de un líquido de acuerdo con la altura de la columna de líquido.

 La teoría de Torricelli se basa en los principios de la hidrostática y la ley de Bernoulli. Según esta teoría, la velocidad del líquido que sale por un agujero en un recipiente depende directamente de la altura de la columna de líquido sobre el agujero. Cuanto mayor sea la columna de líquido, mayor será la presión y el caudal. Principio de funcionamiento: Cuando se hace un agujero en el recipiente, se forma una columna de líquido que crea presión. Esta presión hace que el fluido fluya a través del agujero. La velocidad del líquido depende de la profundidad de la columna y de la densidad del líquido.

 Ejemplo: si abre una llave en un recipiente con líquido, a mayor altura de la columna de líquido, el caudal será mayor que a menor altura. - Conceptos básicos de la teoría: Cuando un fluido sale por un orificio, su energía cinética aumenta debido a la conversión de energía potencial en energía cinética. Esto lleva al hecho de que la velocidad del fluido en el agujero será máxima. La aplicación de la teoría de Torricelli puede ser útil en la resolución de problemas de dinámica de fluidos, así como en el diseño de sistemas donde es importante tener en cuenta la presión y la velocidad del fluido.

 Los principios de Torricelli tienen una amplia aplicación en física, especialmente en hidrodinámica y aerodinámica. Por ejemplo, se utilizan para calcular la velocidad y la presión de un líquido o gas en tuberías de varias secciones transversales. Los principios de Torricelli también se utilizan para estudiar el funcionamiento de bombas, suministros de agua, chorros de aire y otros sistemas de ingeniería. En aerodinámica, los principios se utilizan para estimar la velocidad del flujo de aire sobre el ala o el ventilador de un avión. Esto permite a los ingenieros optimizar el diseño y la eficiencia de varios dispositivos.

 La teoría se basa en el principio de conservación de la energía del fluido en una tubería. A medida que el líquido sale por una abertura en la parte superior de una tubería vertical, su energía cinética aumenta con su energía potencial, lo que hace que aumente su velocidad.

 El principio de Torricelli fue descubierto por el científico francés Etienne Pascal en 1643. Pascal propuso que la presión atmosférica disminuye al aumentar la altitud. Sin embargo, sus ideas nunca fueron probadas experimentalmente. Y sólo 11 años después de la muerte de Pascal, el físico y matemático italiano Torricelli llevó a cabo una serie de experimentos que confirmaron las suposiciones de Pascal. - Torricelli llenó el tubo con mercurio y lo giró con el extremo abierto hacia abajo hasta convertirlo en un recipiente con mercurio. Se dio cuenta de que la altura del mercurio en el tubo variaba según el nivel en el recipiente. Esta fue la primera confirmación experimental de los cambios de presión con la altura.

 El mecanismo de acción de la teoría: Cuando un fluido se mueve en una tubería, la presión disminuye a medida que aumenta la velocidad del flujo y viceversa. Esto se basa en el principio de conservación de la energía: un flujo de fluido tiene energía cinética, energía potencial y energía de presión que se conservan a medida que se mueve. La aplicación de la teoría de Torricelli permite predecir la velocidad de un fluido en una tubería que experimenta un cambio de presión, así como estimar la presión del fluido en varias partes del sistema.

 La teoría de Torricelli ha encontrado una amplia aplicación en diversos campos de la ciencia y la tecnología. Los experimentos realizados sobre la base de esta teoría confirman su eficacia y precisión. Un ejemplo práctico del uso de los principios de Torricelli es la medición de la velocidad del fluido en tuberías y canales. Utilizando el principio de la ecuación de Torricelli, es posible determinar el caudal de fluido y la forma de la tubería. Otro ejemplo es el uso de la teoría de Torricelli en la creación de un dispositivo “Sifón”, que se utiliza para transferir líquido de un recipiente a otro sin necesidad de bombas adicionales.

 Los principios de Torricelli se utilizan ampliamente en diversos campos de la ciencia y la tecnología.  1. Aplicación en hidráulica: La ecuación de Torricelli se utiliza para calcular la velocidad del fluido en tuberías y canales. 2. En aerodinámica: los principios de Torricelli se utilizan para modelar el flujo de aire en varios sistemas, como en el diseño de aviones y automóviles. 3. Aplicación en meteorología: La ecuación de Torricelli se utiliza para describir la presión atmosférica y calcular fenómenos atmosféricos. 4. En turbinas hidráulicas: Los principios de Torricelli se utilizan en el diseño y cálculo de eficiencia de turbinas hidráulicas.

 Estos ejemplos demuestran la amplia gama de aplicaciones de los principios de Torricelli en diversos campos de la ciencia y la industria. Para resolver problemas utilizando la teoría de Torricelli, es importante recordar los principios básicos de esta teoría. Primero se determinan las condiciones iniciales del problema, como la altura del líquido o el caudal del líquido. Luego se utiliza la ecuación de Torricelli para calcular la velocidad del fluido o el flujo a través del orificio o tubería. Si el agua sale por un agujero en un tanque en un ángulo de 45 grados con respecto al horizonte, entonces la ecuación de Torricelli se puede utilizar para determinar la velocidad de la corriente de agua. A partir de la altura conocida del tanque y del coeficiente de pendiente, se puede calcular la velocidad y dirección del chorro.