LE CARATTERISTICHE DI UNA CORRENTE VISCOSA

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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 delta p 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:

delta p=p(1)-p(2)=Q(v)*R

tubo con fluido viscoso

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.

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