Capa límite
Hasta un río rápido está casi parado justo encima del lecho. Para ver esta capa fina pegada a la superficie, donde la velocidad crece de 0 a la corriente libre, arrastra la velocidad libre del flujo sobre una placa plana. La banda fina que agarra la pared es la capa límite.
Un flujo que era uniforme sobre la placa baja a 0 cerca de la pared por el no deslizamiento. Lejos la velocidad de corriente libre se queda U∞, pero cerca de la pared las flechas se acortan y se doblan hasta 0, y esta banda fina que cambia de 0 a U∞ es la capa límite, y su espesor es δ. Arrastra la velocidad libre U∞ y las flechas de fuera crecen enteras, pero en la pared es siempre 0. El exterior es libre y solo la pared está sujeta.
La capa límite empieza en el borde de ataque (leading edge) y se hace más gruesa aguas abajo, porque la pared sigue atrapando más capas y frenándolas. Arrastra la posición de medida x y la curva del borde de la capa límite se hincha como √x. El frente es muy fino y se espesa despacio al alejarte. El frente es fino como una hoja y la parte de atrás se hincha despacio.
Una capa límite también empieza laminar y se vuelve turbulenta en algún punto. Compáralas con un botón y una capa límite laminar crece fina y lisa y despacio, mientras una turbulenta se mezcla con vida, es más gruesa y más llena cerca de la pared, y este cambio ocurre al pasar el Rex crítico. La mezcla hace la capa gruesa y llena.
Acércate justo al lado de la pared. La velocidad es 0 en la pared, pero la pendiente du/dy que sube desde ese 0 fija la fricción que siente la pared, y eso es el esfuerzo cortante de pared τw = μ (du/dy)|wall. Arrastra la velocidad libre U∞ y la pendiente cerca de la pared se pone más empinada y el esfuerzo crece, y cuando esta fricción superficial se suma es una parte del arrastre sobre un cuerpo.
El espesor de una capa límite laminar sigue una fórmula limpia. δx = 5√Rex, esto es δ ≈ 5x√Rex, y cuanto mayor el número de Reynolds local Rex = U∞ xν más fina en términos relativos es la capa límite. Arrastra Rex y ves δx menguar como 1√Rex. Así cuanto más rápido y más grande el flujo, más fina la capa pegada a la superficie, y el diseño de un ala de avión, una pelota de golf y el casco de un barco ocurre todo sobre esto. El arrastre y la separación que hace esta capa límite al soltarse siguen.