Óptica y dinámica de fluidos (entre otras muchas cosas); Stokes.

El 13 de agosto de 1839, nacía el matemático y físico irlandés George Gabriel Stokes, primer Baronet (13 de agosto de 1819-1 de febrero de 1903).

stokesRealizó importantes contribuciones a la dinámica de fluidos (incluyendo las ecuaciones de Navier-Stokes), la óptica y la física matemática (incluyendo el teorema de Stokes).

Stokes estudió en Skreen, Dublín y Bristol. Sse matriculó en 1837 en Pembroke College, en la Universidad de Cambridge, donde cuatro años más tarde, tras graduarse con los más altos honores fue elegido para ocupar una plaza de profesor. En 1849 pasó a ocupar la cátedra de Matemática Lucaniana en la Universidad de Cambridge. Ocuparía dicha plaza hasta 1902. Fue secretario de la “Royal Society” de Londres desde 1854, y presidente de la misma entre 1885 y 1890

Sus primeros trabajos, correspondientes al período 1842-1850, tuvieron por objeto el movimiento de los fluidos viscosos y la elasticidad de los cuerpos sólidos.

Sus primeros artículos publicados, que aparecieron en 1842 y 1843, trataban del movimiento uniforme de fluidos incompresibles y algunos casos de movimiento fluido. A éstos les siguió uno en 1845 sobre la fricción de fluidos en movimiento y el equilibrio y movimiento de sólidos elásticos y en 1850 otro sobre los efectos de la fricción interna de los fluidos sobre el movimiento de los péndulos.
stokes2Su labor en relación al movimiento de los fluidos y la viscosidad le llevó a calcular la velocidad terminal de una esfera que cae en un medio viscoso, lo cual pasó a conocerse como la ley de Stokes. Más adelante la unidad CGS de viscosidad pasaría a llamarse el Stokes, en honor a su trabajo.

La Ley de Stokes se refiere a la fuerza de fricción experimentada por objetos esféricos moviéndose en el seno de un fluido viscoso en un régimen laminar de bajos números de Reynolds. Fue derivada en 1851 por George Gabriel Stokes tras resolver un caso particular de las ecuaciones de Navier-Stokes. En general la ley de Stokes es válida en el movimiento de partículas esféricas pequeñas moviéndose a velocidades bajas.

La condición de bajos números de Reynolds implica un flujo laminar lo cual puede traducirse por una velocidad relativa entre la esfera y el medio inferior a un cierto valor crítico. En estas condiciones la resistencia que ofrece el medio es debida casi exclusivamente a las fuerzas de rozamiento que se oponen al deslizamiento de unas capas de fluido sobre otras a partir de la capa límite adherida al cuerpo. La ley de Stokes se ha comprobado experimentalmente en multitud de fluidos y condiciones.

Sus trabajos sobre óptica son especialmente interesantes. Los primeros artículos sobre aberración de la luz aparecieron en 1845 y 1846 fueron continuados en 1848 por uno sobre la teoría de ciertas bandas del espectro electromagnético. En 1849 publicó un largo trabajo sobre la teoría dinámica de la difracción, en el cual mostraba que el plano de polarización debe ser perpendicular a la dirección de propagación. Dos años después trató de los colores de placas gruesas.

stokes3En un artículo de 1852 sobre la “refrangibilidad ” (cambio de longitud de onda) de la luz (On the Change of Refrangibility of Light, en Philosophical Transactions of London, 1852), Stokes describió la facultad del fluorspar y del cristal de uranio para cambiar la luz invisible más allá del extremo violeta del espectro visible en luz azul. Llamó a este fenómeno fluorescencia (fluorescence): «Casi me inclino a acuñar una palabra, y llamo la apariencia fluorescencia, de fluor-spar [es decir, la fluorita], como el término análogo opalescencia se deriva del nombre de un mineral». El nombre fue derivado del mineral fluorita (difluoruro de calcio), que en algunas muestras tiene rastros de europio bivalente, que sirve como activador fluorescente emitiendo luz azul. En un experimento clave utilizó un prisma para aislar la radiación ultravioleta de la luz solar y observó la luz azul emitida por una solución de etanol de quinina expuesto por ella.
Ese mismo año, 1852, apareció el artículo sobre la composición y resolución de corrientes de luz polarizada de distintas fuentes, y en 1853 una investigación de la reflexión metálica exhibida por ciertas sustancias no-metálicas. Hacia 1860 se metió en un estudio sobre la intensidad de la luz reflejada o transmitida a través de una pila de placas; y en 1862 preparó un valioso informe para la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia (BAAS) sobre la doble refracción. De la misma fecha es un artículo sobre el largo espectro de la luz eléctrica, que a su vez fue seguido por un análisis del espectro de absorción de la sangre.

stokes5Cabe mencionar sus trabajos sobre la conductividad térmica en cristales (1851) y sobre el radiómetro de Crookes; su explicación del borde claro a menudo observado en las fotografías justo por fuera del perfil de un cuerpo oscuro visto con el cielo de fondo (1883); y, más tarde aún, su teoría de los rayos X, de los que sugirió que podían ser ondas transversales viajando como incontables ondas solitarias, en lugar de como trenes de ondas regulares.

Los artículos físicos y matemáticos de Sir George Stokes han sido publicados conjuntamente en cinco volúmenes; los tres primeros (Cambridge, 1880, 1883 y 1901) editados por él mismo, y los dos últimos (Cambridge, 1904 y 1905) por Sir Joseph Larmor, quien también editó Memoir and Scientific Correspondence of Stokes publicado en Cambridge en 1907.

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Publicado el 13 agosto, 2015 en Óptica, Física, Hidrodinámica. Añade a favoritos el enlace permanente. Deja un comentario.

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