Arte y ciencia. (a) de la “pintura accidental” de D. A. Siqueiros a la inestabilidad de Rayleigh-Taylor (Fuente: Edoardo Esparza Chavarría, Periódico La Jornada, https://www.jornada.com.mx/notas/2021/09/26/cultura/inauguran-en-el-complejo-cultural-los-pinos-exposicion-de siqueiros/).
(b) realización experimental del proceso físico en condiciones controladas de laboratorio
(Fuente: Boletín UNAM-DGCS-470, https://www.dgcs.unam.mx/boletin/bdboletin/2015 470.html).

Basta un breve momento de reflexión para comprender la importancia de la dinámica de fluidos: nuestra interacción con el mundo y los seres vivos que lo habitan está íntimamente ligada a los flujos de la materia de que estamos constituidos. Los principios fundamentales que rigen su comportamiento se verifican en un amplio intervalo de escalas que abarca de lo muy pequeño a lo muy grande y de lo muy lento a lo muy rápido y proveen un marco teórico apropiado para explicar los efectos dinámicos tanto en microorganismos biológicos como en nebulosas planetarias.
(Fig. 4).
La aplicación del conocimiento de estos principios nos permite aprovechar el comportamiento de plasmas y metales líquidos en el interior de los reactores que generan energías más “limpias”. Igualmente podemos entender los mecanismos de propagación de aerosoles con cargas virales (como el SARS-CoV2) para desarrollar políticas publicas adecuadas.
Globalmente los flujos suponen la interrelación de múltiples procesos físicos de diferentes 2.

Ciencia y Arte: del sueno de volar al turismo espacial. (a) concepto del flotador y diseños de máquinas voladoras de Leonardo da Vinci (Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Leonardo Da Vinci Lifebuoy and Flying Machines.jpg).
(b) acoplamiento de la cápsula espacial “spaceX” con la estación espacial internacional. En la orbita promedio, situada a 400 km sobre la superficie terrestre, ambas naves se mueven con una celeridad aproximada de 28,800 km/h
(Fuente: images-assets.nasa.gov/image/iss064e027440/iss064e027440 orig.jpg).

Muchos ejemplos clásicos incluyen a las interacciones fluido estructura, la magneto hidrodinámica, los flujos multifásicos y la transferencia de calor conjugada. De la misma forma el complejo fenómeno de la turbulencia se presenta en casi todos los casos, y tiene profundas.

La dinámica de fluidos abarca desde lo muy pequeño hasta lo muy grande.
(a) imagen del virus SARS-CoV2 emergiendo en un cultivo de células. La imagen se tomó con un microscopio electrónico de transmisión y muestra claramente la “corona” en la envoltura proteica
(Fuente: NIAID-RML (https://www.niaid.nih.gov/ & https://www.niaid.nih.gov/about/rocky-mountain-laboratories), CC BY 2.0 <https://creativecommons.org/licenses/by/2.0>, via Wikimedia Commons),
(b) imagen de la nebulosa NGC 6543 “Ojo de Gato” tomada por el telescopio espacial Hubble. Se especula que las estructuras observadas se deben a la expulsión intermitente de materia desde la estrella; otra teoría estable ce que se trata de un sistema de ondas que se propagan a travez de la materia previamente expulsada. Los chorros opuestos también sugieren que se trata de un sistema binario
(Fuente: https://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image feature 211.html).
repercusiones físicas en el desenlace del proceso y sus consecuencias dinámicas. Podemos ilustrar el punto considerando concretamente las implicaciones de la transición turbulenta del flujo sanguíneo en el sistema circulatorio humano. Por todo lo anterior, y debido al hecho de que los procesos fundamentales son esencialmente no-lineales, la dinámica de fluidos constituye un área de estudio desafiante y sumamente enriquecedora desde el punto de vista intelectual.

La dinámica de fluidos salva vidas.
(a) Modelo de un corazón humano (Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Heart with ventricles and arteries.jpg) y
(b) un corazón artificial que puede reemplazar a un corazón humano dañado.
(Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5a/Soft Total Artificial Heart.jpg, Smile111222, CC BY-SA 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0, via Wikimedia Commons).

Los fluidos son especialmente difíciles de analizar debido a la naturaleza de su comportamiento. El permanente estado de movimiento de líquidos, gases y sólidos (en forma de material granular), continuamente nos refiere a los complejos estados de deformación que surgen en su interior. Para estudiar efectivamente dichos estados es preciso conjugar técnicas experimentales, teóricas y numéricas de manera adecuada. La información obtenida mediante estas tres vías de análisis nos ofrece la posibilidad de comprender los principios fundamentales que dictan el movimiento de las sustancias consideradas.
Desde el punto de vista teórico estos principios fundamentales se expresan en forma abstracta a través de un conjunto de ecuaciones que definen la interrelación que existe entre las diversas variables naturales del proceso físico. En notación compacta (o vectorial) podemos escribir el conjunto elemental de leyes fundamentales para la masa, la cantidad de movimiento, la energía (primera ley de la termodinámica) y la entropía (segunda ley de la termodinámica) como sigue1:

A partir de este formalismo se pueden desarrollar modelos teóricos y numéricos de los diversos procesos que interesa estudiar y aprovechar en las aplicaciones.
Por otra parte, la validación definitiva de cualquier análisis se fundamenta en la comparación de las predicciones teóricas con aquella evidencia física que goce de una confiabilidad incuestionable. Esta evidencia se obtiene con experimentos que reproducen el proceso observado en condiciones controladas de laboratorio. Aunque existen laboratorios altamente especializados en todo el país, los investigadores mantienen acuerdos de colaboración con investigadores de otras instituciones nacionales y extranjeras para complementar las capacidades existentes (Fig. 6).
Aparte de aumentar nuestro entendimiento acerca del funcionamiento de la Naturaleza y de permitirnos desarrollar soluciones para problemas específicos, las técnicas y métodos empleados en el estudio de la dinámica de fluidos son utilizados exitosamente en otros contextos. Por ejemplo, para analizar procesos en sistemas económicos y financieros, sistemas de información, etc.

1Los detalles se pueden consultar en textos clasicos como el de Landau y Lifshitz, “Fluid Mechanics”, Course of Theoretical Physics Vol. 6, Pergamon Press, 2nd Ed. También se recomienda el libro de Kundu y Cohen, “Fluid Mechanics”, Academic Press, 4th Ed.

Un modelo abstracto captura la dinámica esencial del proceso natural y puede servir como elemento fundamental en el calculo de flujos más complejos: De la realización natural del proceso (a), a la primera abstracción del proceso dinámico subyacente (b), a la composición de campos con interacciones múltiples (c).

1. Seminario Enzo Levi (organizado por la DDF-SMF)

2. Congreso Nacional de Física (organizado por la SMF con apoyo de todas sus divisiones)

3. Congreso Nacional de la División de Dinámicas de Fluidos (organizado por la DDF-SMF)

El Seminario Enzo Levi se lleva a cabo anualmente para honrar la memoria del Prof. Enzo Levi 2(7). Sus dos objetivos principales son: a) promover el trabajo realizado por jóvenes investigadoras e investigadores de nuestro país, y b) divulgar el conocimiento más reciente a una audiencia amplia y diversa. Es usual tener como invitados a investigadores de otros países para fortalecer los vínculos existentes y para establecer posibles nuevos lazos de colaboración. Acuden al seminario estudiantes de todas las regiones y niveles académicos, y público en general, motivados por un interés genuino en la ciencia y la tecnología.

El Congreso Nacional de Física es organizado por la Sociedad Mexicana de Física, de la cual la DDF forma parte. En este caso la División contribuye invitando a científicos prominentes para dar conferencias magistrales a toda la comunidad científica del país. También se llevan a cabo “sesiones simultaneas” más breves, en las que investigadores de todas las procedencias pueden
2Como matemático, el Prof. Enzo Levi aplicó sus conocimientos al estudio de la dinámica de fluidos y realizó contribuciones que tuvieron una importante repercusión en la creación de las grandes obras de infraestructura hidráulica en nuestro país. Por otra parte, ademas de haber sido un distinguido académico de la Facultad de Ingeniería, el Prof. E. Levi fue miembro fundador del Instituto de Ingeniería de la UNAM hace 65 anos. Se recomienda leer “Enzo Levi: Un científico profundamente humano” en: https://www.gob.mx/imta/articulos/enzo-levi-un-cientifico-profundamente humano#:∼:text=Levi %20naci %C3 %B3 %20en %20Tur %C3 %ADn %2C %20Italia,de %20la %20UNAM %20en %201957.8 presentar su trabajo. Existe, asimismo, un espacio para que los alumnos expongan los avances de su trabajo en una sesión de carteles. Esto les brinda la oportunidad de obtener una retroalimentación directa por parte de los asistentes.

Por su parte el Congreso de la División de Dinámica de Fluidos reúne a especialistas en todas las áreas de la dinámica de fluidos, con énfasis en diversas “áreas temáticas” de esta disciplina, para discutir los últimos avances en los campos en los que trabajan.
Los organizadores del Congreso siempre invitan a científicos de gran prestigio internacional para que discutan las perspectivas para la evolución de la dinámica de fluidos, a través de una serie de conferencias magistrales (Fig. 8). Aunque tradicionalmente el congreso ha tenido una orientación esencialmente académica, el vínculo con el sector productivo del país constituye sin duda un factor crucial para el desarrollo de las actividades de la División.
Por último, vale la pena mencionar que la DDF mantiene una estrecha relación con la División de Dinámica de Fluidos de la Sociedad Americana de Física (APS) y que muchos de los miembros de la DDF tienen proyectos de investigación con colegas de otras universidades y centros de investigación alrededor del Mundo.

Los resultados del trabajo de los miembros de la DDF suelen darse a conocer a travez de artículos científicos publicados en revistas internacionales. No obstante, también se publican artículos de divulgación en diversos medios. Actualmente ampliamos el alcance de la divulgación utilizando otros medios. Por ejemplo, realizando videos que pueden ser vistos libremente en los canales de Youtube, Facebook y en la pagina de la DDF. Próximamente aparecerán en el sitio web de la DDF novedades, artículos cortos, videos informativos y ligas para obtener información relevante.