Las ecuaciones de Navier-Stokes, y su relección con la meteorología.

 

    La mecánica de fluidos es una rama de la física que se encarga de estudiar el comportamiento de los fluidos: como evoluciona la presión en un fluido, su velocidad, caudal, etc.

    Aunque esta parte de la física no empezó a ser estudiada hasta el siglo XII y XIII, se han encontrado obras hidráulicas como canales, en el año 3.000 a.C. Posteriormente Arquímedes en el siglo III a.C, en Alejandría postuló los principios de la estática de fluidos ( la presión en el agua, de lo que ya hemos hablado en este blog...) Los "maquinas" de Newton, Bernoulli, Stokes, Euler, Navier, etc  fueron los encargados de darle un gran empujón a esta rama de la ciencia.

    Para entender las ecuaciones de Navier-Stokes es necesario entender los dos tipos de comportamiento de los fluidos:

    Flujo laminar, es cuando el fluido se mueve de forma ordenada en láminas paralelas que no se entremezclan. Ese se flujo se da en fluidos con bajas velocidades o viscosidades muy altas.

    Flujo turbulento, es cuando el fluidos se mueve de forma caótica (ya hablaremos de la teoría del caos), formando torbellinos desordenados.

                                                 

    El ejemplo que se suele poner siempre es un grifo, si lo abrimos poco (con poco caudal) vemos caer el agua de forma ordenada, en forma de láminas, mientras que si lo abrimos a tope, las laminas se entremezclan formando una especie de espuma blanca en la que el agua cambia de textura y de color, siendo este caso el del flujo turbulento.

    Uno de los pilares de la mecánica de fluidos son las ecuaciones de Navier-Stokes. Estas describen el movimiento de fluidos viscosos y son así de sencillitas:

    Pfff da miedo solo de verla...eso si que da miedo y no una mantis religiosa..., describe el comportamiento de todos los fluidos del mundo. Pero si, es un monstruo muy difícil de domar. Tanto es así que solo tenemos solución para unos pocos casos concretos: cuando el flujo es laminar, o el fluido es ideal, o la viscosidad es nula, etc.

    ¿Y sabéis cual es la consecuencia de que este monstruo no haya habido nadie que lo domestique para los casos turbulentos y realistas? Pues dos cosas:

     Por eso en el tiempo a veces nos pone 100% o 99% probabilidad de lluvia y luego hace un solazo. Si, esa es la razón de que en meteorología no puedan predecir la evolución de las tormentas ya que estas son siempre flujo turbulento. No es que los meteorólogos sean incompetentes, ni que nos quieran engañar, ni que nos estén fuñigando...

  A quien dome a este "monstruo", es decir, a quien resuelva esta ecuación será premiado con 1.000.000$, al ser considerada uno de los problemas del milenio.

    Así que ya sabes: si necesitas algo de dinero déjate de criptomonedas y casas de apuestas que "hay un monstruo por domar" y si necesitas saber el tiempo que va hacer en una determinada ocasión muy importante para ti, no te fíes al 100 % de las predicciones...