STORIA
Osborne Reynolds (1842-1912), nacque da una antica famiglia di
ecclesiastici e conseguì, nel 1867, la laurea in ingegneria a
Cambridge. Le sue ricerche, quasi sempre originate da problemi pratici,
pur rivolte a tutti i campi della fisica, raggiunsero risultati notevoli
nell'idraulica: il suo nome rimane infatti legato specialmente alle
ricerche sul moto dei fluidi.
Fin dalla prima metà del XIX secolo i cultori di idrodinamica
impostavano le loro teorie supponendo l'acqua un fluido perfetto (ciè
privo di viscosità ed incompressibile). I risultati teorici erano
validi per i liquidi reali soltanto per appossimazione, da cui la
necessità di introdurre nelle formule coefficienti di correzione ed
il largo ricorso a formule empiriche.
Comparsa nel 1844 una celebre memoria del medico e fisico fancese
J.Poiseuille, si capì che il moto di un fluido viscoso in uno stesso
condotto può avere due regimi diversi: il regime laminare o di
Poiseuille, nel quale gli strati cilindrici coassiali hanno velocità
crescente da zero per lo strato aderente alle pareti del tubo al massimo
corrispondente all'asse; il regime vorticoso o turbolento, come fu detto
da Lord Kelvin, in cui gli strati liquidi acquistano velocità quasi
uguale alla massima a breve distanza dalle pareti e inoltre si formano
all'interno del liquido vortici visibili. Ma nessuno aveva ancora
studiato se e in quali condizioni si può passare dal regima laminare
al regime turbolento.
Reynolds avvia lo studio con alcune considerazioni teoriche che lo portano
a stabilire che quando l'espressione c
U/
(con U velocità media,
densità,
coefficente di viscosità, c raggio del tubo) raggiunge un certo
limite, il moto del fluido da laminare diventa turbolento. Per confermare
la teoria, fin dal 1880 egli aveva istituito una serie di esperimenti,
rimasti classici nella storia dell'idrodinamica, anche per la
semplicità dell'attrezzatura: da un tubo di vetro si faceva effluire
acqua con velocità regolabile e contemporaneamente, con un semplice
dispositivo, si faceva giungere in corrispondenza dell'asse del tubo un
filo d'acqua colorata il cui percorso si poteva seguire agevolmente. Con
piccole velocità, il filetto colorato si stendeva rettilineamente
lungo il tubo; con un graduale aumento di velocità prima si
attenuava la colorazione del filetto, poi cominciavano a comparire
nel liquido vortici visibili e a una certa velocità critica il
filetto colorato scompariva mescolandosi con il resto della massa liquida,
che assumeva il moto turbolento. La velocità critica diminuiva con
l'aumento della temperatura in accordo con gli esperimanti di Poiseuille.
Seguirono altri esperimenti, dai quali Reynolds dedusse anche il valore
dell'espressione
c
U/
,
che è adimensionale, chiamato "numero di Reynolds".
Tratto da:
"Scienziati e tecnologi dalle origini al 1875",
A.Mondadori, Milano, 1975.
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Link esterno: "Laminar and turbulent flow in pipes - The Reynolds
Number"
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Fluidi viscosi < Il moto vorticoso
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