La turbulencia, una mirada del sentir mecánico y experimental.

Abstract

El siguiente trabajo de grado dará a conocer una aproximación conceptual sobre la hidronimia para reflexionar sobre el fenómeno de la turbulencia, es válido mencionar que en el presente documento se tendrán en cuenta principalmente las reflexiones realizadas por Leonhard Euler de sus escritos Las memorias de presentadas a la academia de Berlín (1752) y Principia Motus Fluidorum (Euler, 1755) puesto que estas fuentes primarias son los dos documentos más relevante de él sobre la mecánica de fluidos, puesto que éstos, posibilitan un acercamiento a los sistemas dinámicos, del cual emergen elementos teóricos tales como: Clasificación de un fluido real e ideal, las reflexiones de los movimientos bruscos o errantes que se evidencian en los fluidos, entre otros, ya que estas características en particular son los componentes principales para la comprensión de un comportamiento turbulento en un fluido. Por otra parte, se presentan tres diferentes instrumentos experimentales los cuales son: El aparato de hilos de agua, la cubeta de líneas de flujo y el canal de corrientes de agua, es válido mencionar que estos tres instrumentos se encuentran enfocados en la visualización del fenómeno trabajado, por último, una propuesta de aula que posibilite la aproximación conceptual de la turbulencia con un enfoque constructivista de la pedagogía experimental. cabe aclarar que en el presente trabajo no se generará una implementación de esta última. Para el desarrollo del presente trabajo se toma de antesala diferentes autores que muestran previamente sus trabajos que abordan algunos aspectos sobre la turbulencia, es el caso de la investigación titulada “Análisis Conceptual de la Dinámica de Fluidos: Fenómenos de Vorticidad y Vórtices” (Gómez, 2005) el cual aporta diversas reflexiones sobre la concepción de vorticidad y el efecto del vórtice, evidenciando como se manifiesta la turbulencia en un instante determinado en un medio continuo. Consecuentemente el trabajo titulado “La turbulencia, un fluido irregular y complejo” (Ávila, 2006) aporta la primera aproximación dada al trabajo de investigación, donde se evidencia la relación de la práctica experimental y el análisis matemático planteado por Navier-Strokes sobre la turbulencia, por último, en el trabajo titulado “Análisis conceptual en la mecánica de fluidos: Las líneas de flujo como concepto organizador.” (Chitiva, 2013). Este trabajo muestra la importancia de comprender las líneas de flujo al momento de generar la relación que tiene con la turbulencia. Teniendo presente lo anterior surge la siguiente pregunta de investigación: ¿Cómo se puede evidenciar el fenómeno de la turbulencia a través de la práctica experimental y con ello generar un acercamiento hacia el aprendizaje de la dinámica de fluidos? Dada esta pregunta de investigación, se dan a conocer el objetivo generar y los objetivos específicos que se tienen presentes en el desarrollo del documento. Objetivo General Abordar el concepto de turbulencia a través de la conceptualización teórica, el desarrollo aritmético y la actividad experimental de manera que posibilite aproximar el fenómeno y al mismo tiempo la importancia de este para la enseñanza de la física. Objetivos Específicos • Desarrollar un proceso histórico sobre la hidrodinámica teniendo presente el concepto de turbulencia. • Formalizar el concepto de turbulencia desde la mirada Euleriana. • Reparar y reconstruir diferentes artefactos experimentales que posibiliten visualizar el fenómeno de la turbulencia. • Crear una propuesta de aula basada en los prototipos experimentales, que permitan la indagación y acercamiento al fenómeno de la turbulencia.