LE CARATTERISTICHE DI UNA CORRENTE VISCOSA
Sperimentalmente rileviamo che è necessaria una differenza di
pressione per spingere un fluido attraverso un condotto orizzontale.
Questo in contrasto con l'equazione di Bernoulli
che indica invece che per il moto stazionario di un fluido lungo
un tubo di sezione costante la pressione si mantiene invariata lungo il
tubo.
La spiegazione di questa discrepanza sta nel fatto che
nell'esperimento reale abbiamo a che fare con un fluido più o meno
viscoso ( nel ricavare l'equazione di Bernoulli avevamo supposto
il fluido non viscoso ). In questo caso il tubo esercita una forza
resistente sul fluido a contatto e a loro volta gli strati di fluido
esercitano resistenza di attrito tra loro. La velocità del fluido
non è costante per tutta la sezione del tubo : è massima al centro
e nulla sul bordo.
Detta p1 la pressione nel punto 1 e p2
quella nel punto 2, si avrà che la differenza
di pressione tra detti punti è direttamente proporzionale
alla portata Qv secondo una costante di proporzionalità
R che è la resistenza al moto da parte del fluido:
Un moto simile, dove si può immaginare tutto il fluido diviso
in strati infinitesimi paralleli tra loro che scorrono l'uno sull'altro,
ciascuno con velocità caratteristiche, si dice laminare.
Tale tipo di moto si produce con un determinato fluido per un determinato
valore di sezione del tubo e quando la velocità non supera un
determinato valore critico vo, tanto
più piccolo quanto maggiore è il raggio del tubo.
In caso di superamento di tale valore critico la stratificazione regolare
è distrutta dalla formazione di vortici che rimescolano il fluido e
danno luogo a distribuzioni irregolari e continuamente variabili di
velocità, con il risultato che in media la velocità del fluido
risulta la stessa per qualsiasi valore di distanza dalle pareti del
condotto a parte quella dello strato immediatamente a contatto con queste
ultime che è ancora nulla.
Questo regime si dice vorticoso o turbolento.
Nel flusso laminare gli sforzi di taglio tra strati adiacenti di fluido
sono dovuti a forze di coesione molecolari e allo scambio di quantità
di moto che avviene tra le molecole quando nel loro moto caotico passano
per diffusione da uno strato all'altro.
Nel caso di flusso turbolento invece gli sforzi di taglio sono dovuti a
scambi di quantità di moto dovuti allo spostamento di intere regioni
di fluido da una parte all'altra del volume entro il quale il fluido si muove.
La resistenza di un fluido in flusso vorticoso è fondalmentalmente
un fenomeno inerziale su scala macroscopica, mentre la viscosità
nel flusso laminare può vedersi come una misura della tendenza del
fluido a trasmettere gli sforzi.
Esempi
Fluidi viscosi > Il coefficiente di viscosità
Fluidi viscosi
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Copyright © I.S.H.T.A.R. - March, 1999