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studio della fisica dei fluidi, Appunti di Fisica

I concetti di fluidi, distinguendo tra liquidi e aeriformi, e le relative proprietà. Vengono inoltre presentati i concetti di pressione, equilibrio statico e dinamico, principio di Archimede, legge di Stevino e stabilità delle navi. Viene anche introdotto il concetto di fluido in movimento stazionario e le linee di flusso. Il documento può essere utile come appunti o sintesi del corso per studenti universitari di fisica o ingegneria.

Tipologia: Appunti

2020/2021

In vendita dal 16/02/2023

MatteoGiraudo
MatteoGiraudo 🇮🇹

66 documenti

Anteprima parziale del testo

Scarica studio della fisica dei fluidi e più Appunti in PDF di Fisica solo su Docsity! FLUIDI CON IL TERMINE FLUIDO INTENDIAMO UNA SOSTANZA CHE NON HA UNA FORMA PROPRIA, MA TENDE AD ACQUISIRE UNA FORMA CHE DIPENDE DAL RECIPIENTE CHE LO CONTIENE DISTINGUIAMO DUE TIPI DI FLUIDI: - LIQUIDI: HANNO UN VOLUME BEN DEFINITO, MA LA FORMA SI ADATTA AL RECIPIENTE. SONO INCOMPRIMIBILI (LA LORO DENSITA’ NON DIPENDE DALLA FORZA AD ESSI APPLICATA) - AERIFORMI: OCCUPANO TUTTO IL VOLUME A LORO DISPOSIZIONE. SONO COMPRIMIBILI: SE VARIA LA DIMENSIONE DEL CONTENITORE CAMBIA LA DENSITA’ DELL’AERIFORME 1 LE MOLECOLE DI UN AERIFORME (GAS) SI MUOVONO MOLTO VELOCEMENTE UNA RISPETTO ALL’ALTRA E INTERAGISCONO PRINCIPALMENTE FRA LORO TRAMITE URTI. FRA UN URTO E L’ALTRO SI MUOVONO DI MOTO RETTILINEO UNIFORME LE MOLECOLE DI UN LIQUIDO SONO ‘SCHIACCIATE’ UNA CONTRO L’ALTRA ED OCCUPANO IL MINIMO VOLUME POSSIBILE, COMPATIBILMENTE CON IL VOLUME PROPRIO DELLE MOLECOLE. PI eEssioHE Inporta la rorra esercitata SU UnIba CU SUPENFICG E ” F P: giauclezza scalaV@ che assume 4 N LA). ite TORRICELLI 1torr= 133.32 Pa MILLIMETRO DI MERCURIO 1mmHg=1torr ATMOSFERA 1 atm = 101 325 Pa = 1013.25 mbar =1.01325 bar ATMOSFERA TECNICA lata =98 066.5 Pa s “bar < t0°Pa Amilibap = Ambars 10° fa EWUI LIBRO STATICO IN UN UGBVIDO perché sia im eguililbmo bisogna che la risultante delle Forre agenti su ciascuna molecdla ga Wu supponiamo Che il pelo litro non sa L 33 Fn PortA L: nontenzze la molecola adesa 3 quelle sobtostanei FoRzA //: Fa scorrere le molecole —|» o n equilibrio SI taggronge leguilibrio quando la componente. della E, alla supercicie sars” nulla. aero quando la Forza oli gravita sari” + alla svpergicie ovveto quando la superricie savf equipotenziale rispetto al campo grevitsitcnae PRESSIONE Ipo STATICA essendo il liguiolo in equilibrio Sta In soperricie che im proronsuta” la tHsultante delle Forze agenéi SAS nulla » Îl palloncino diventa più piccolo | » Ciò significa che il palloncino pereffetto della pressione esercita- _ | subisce dappertutto la stessa pres ta dal pistone sull'acqua, ma con- | sione e la forza è, in ogni punto, cesena press SV parete serva lasua forma sferica. perpendicolare ala sua superficie -eESetuta press SU Molecole. sobtosétanti - ESCtuta press SU Molecole. sovnasranti conero F peso “ESCHE press SU molecole adiacenti Per Impeclire. moto Ootttiontate la press volrostatica € la pressione che in condizione cli equilibrio agisce in lolte le direzioni LEGGE DI STEVINO la pressione. € dovuta èl peso della colonna del ligudo Sovnasrante, la pressione. awenta ono la profondita dr: de'dy.da porndei è RUE VR Uh SE Ù: testone Supurricile che il liguiclo esercita hel fentabico di portare le molecole della svperricie. nol volume minimizzando l'area di superticie > per durentare da applicano và porca f da. 2ldx dw: Fides Yda 1 Yard vi Se un liguiolo non € scegieso a Forze, | Foresione Fendono a fenere dssieme le molecole del liguidlò e cercieranno di minimizzare la superricie dato che tutte le molecole Sono soggette 8d wma Forza Verso l'interro del liguido stesso PRINCIPIO ARCMINREDE Uh corpo Imnerso nel fFiviolo riceve una spint> dal basso verto fallo par al pese del volome di Fiutdlo Spostato consiclerramo n recipiente di liguiolo in equilibrio statico con densita S poniamo Un compo di massa: M e velume V intetarente Sommerso è senta massa M ? > la Forta dovuta sila pressione Fis Fs: Wy Nvolta verso l'albo per avere equilibrio e hon potazione la forza di spinta deve essere applicata nel centro di massd ® con massa M Fei FPC) Ref Arre Gra Fi<Fp: Fa Nvolta vesro Basso —» cggebto scendle verto il fondo Fis fe: Fa hula — oggetto rimane Fermo F>Fp: Fa NuolGa vesro AUTO ogg 6660 Sale verso la superrice A raggiungers leguilibro granolo Fo D Sua: Vin M di STABILITÀ DELLE NAVI PER UNA NAVE E’ IMPORTANTE CHE NEL CASO IN CUI AVVENGA UNA ROTAZIONE \ASCA UNA Enc IR IN GRADO DI E, SFRUTTANDO LA SPINTA DI l'oggetto emergersT parzialmente Soa V-9> Msg » suibro fs ARCHIMEDE E LA FORZA PESO DELLA NAVE STESSA. SE IL CENTRO DI SPINTA E' FLUIDI JM NoOvINENTO considerano ur Fluido In mobo stazionario Sigin ica che Ogni punto bvlte le molecole passano con lb stessa velocità ogni parbicella di Fluido segue na ben detimta Eratettoria derinita linea di FLUSSO della partedo bale braiettona viene costruita con le stesse regole ste per le linee di Forza del capo ele bbrostatico. le linee dli Flusso non possono incrociarzi DD d2 è Ydl Noto STAZIONARIO enbreranno sco le particelle distanti Vidé da mgresso Conde b9/w dp Si Vide = fc Su Vede delgi Vi è g, Sv lo » pv costante di. dMy dti: p dti: p Si Vide di = 9, dx «fi Su de Gn: portata massica. se inun Fividlo In mobo stationa rio È costante bv: portata volumico > cosdeto f : p, » SV. SU EQUATIONE DI CONTIMVITÀ onsiderando che V non € uguale in bobti 1 pintt Uni [ene], VATEDSERS bu {Fot Re dia A -(6n, + Gna) = 4 9,6 Ta ds - {Ate diw fare (mid dv IP dv: flor) ds: -( ve (pi) qui | ser. ( gorgo (ego È lume e fio OIverGERZA Piche l'integrale cleve essene nullo vm deo se Fluido Incomprimi bile doro ERUATIONG PI BerHovL] PoihT le parbicette che anbrano portano E mecc dl Sistema, mentre qulie che escono partono Foon me le che Emece dovranno essere Ugeali dEnece; = Com; * Eng; «id, U'+ dM;gh; Enc + costante dle, ci = Eoyut Creme i Mae + dMgh, là vanazione cli Emece deve essere uguale al lavoro delle Festerno Che agiscono SUI ligudo. fai Forze sono Aduuvée clilla pressione iclravlicà SUlla sezione chi Ingresso e di vecia AW; è Fs; = pi Aj- ds; = Pi di CRI CERERE CRESTA AU > deere Db AM Sile dine dlmeczi PA Ri DU e LAME Mgh = $AM UT + dligh, OH; - IM, == dM. gd —b dVs 5 p- SM pi dite, tomi + dM.gh,- LAM U+ dMish, Pilfa dutaghao {u- gh; 3A Vi I? Pia dla costante Di= 93 9 ® P4 pu pgh e contente ‘altesza Plezomebrica TEORENA Torricecci per calcolare UV Uscita Fluido da un Roo più piccolo Hispetto a superricie Fleido hsupe higoth Fiup = Proro = Po Al poro 95, (Vino 6)" Winemro ISforo = IVroro Sfao le ® Vine Sup Vino: Sino dM,n * IS fc Uninoy Stop © Pre Sup gt put polo -Rt Ipuitpoh >» fo +_99 (emo h) = Ro+ 9 Vo +93I0000 — ghe fl Vie EGR nel cao in cui: — Sup foro btascorabile rispesto Sup serb — dexsità’ liguiclo = bobli 1 ponti LA VISCOSITA’ ( ) FA SI CHE LE PARTICELLE DI STRATI DIVERSI SIANO LEGATE FRA LORO, QUINDI A • MAGGIOR VISCOSITA’ CORRISPONDERA’ UNA MAGGIOR TENDENZA AD AVERE UN MOTO LAMINARE LA LARGHEZZA DEL CONDOTTO (L) INFLUENZERA’ IL COMPORTAMENTO DEL FLUIDO PERCHE’ LO • STRATO LIMITE FARA’ SENTIRE IL SUO EFFETTO STABILIZZANTE (FAVORENDO IL MOTO LAMNARE) TANTO PIU’ QUANTO PIU’ IL CONDOTTO SARA’ STRETTO. MAGGIOR LARGHEZZE MAGGIOR FACILITA’ DI AVERE MOTO TURBOLENTO. LA DENSITA’ DEL FLUIDO ( ) E’ INDICE DELLA SUA INERZIA. SE IL FLUSSO DEVE DEVIARE PER SEGUIRE • LA DIREZIONE DEL CONDOTTO, UNA MAGGIOR DENSITA’ RENDE CIO’ PIU’ DIFFICILE. INOLTRE, UNA VOLTA DEVIATO IL FLUIDO DALLA SUA TRAIETTORIA, SARA’ PIU’ DIFFICILE ARRESTARNE LA DEVIAZIONE - LA VELOCITA’ DEL • FLUIDO (v) HA UN EFFETTO ANALOGO: SE IL FLUIDO E’ PIU’ VELOCE E’ PIU’ DIFFICILE DEVIARLO E, SE DEVIATO, LE MOLECOLE SI ALLONTANANO RAPIDAMENTE DALLO STRATO DI PROVENIENZA Il comportamento del Fluido E inelventato dal rapporto Fa viscosits dinamica edencita . rate rappolto St definisce viscosiltòS cinematica, contiene in se sia l'interazione ielaéiva dil interationi lra sérabi ma anche quella relafiva Dliinertia del Florob i Flvioli che von variano foto viscosta con la velocibà si chiamano FiWIRDI NewioHiani CADUTE PI PRESSIONE se la portata è costante labbro viscoso mi Fa perdere pressione A Ma B L n 3 - quota costante —® Efo = Eno — velouta media costante —» Cch, + 6 È Pat i pali sgha: Po tipi ipghsi Lone don le perdite cli canco Aipendono da: “Forma e dimencione del condobo - lipo di moto - porcoto Si ogni molecola di Fiviclo si Fa canco di dissipare in certo quansitabivo di cuetgia felvsso più molecdle Eivitanno per uniti di fempo causando Una maggiore cliss]pà Ziove di energia fa-Pa- R-6n Ri sessista [PNALLICA del condotto ed £ carateerseica del condotto NI se Îeumcherta del condotto = ILY se l' cozione dad condolto — È diversa a paria del condollo, se il moto È larunare oppore turbolento — a panta di portata il mo turbolento causa magg ion dissipa ioni per mantenere Un Flusso SÉATIMAHIO In un condolbto anizzontale In va Circorto idraulico cnvso È necessario generate una difrerenza cdi pressione In un circuito CMuso, «Ud SI obbeene bramibe una Pompa idraulica FLUIDI NEL CORPO UMANO 21 IL FUNZIONAMENTO DEL CORPO UMANO HA COME ELEMENTI FONDAMENTALI DUE APPARATI BASATI SUI FLUIDI: - APPARATO CARDIOCIRCOLATORIO - APPARATO RESPIRATORIO NELL’APPARATO CARDIOCIRCOLATORIO IL FLUIDO E’ IN FASE LIQUIDA ED IL CIRCUITO IDRAULICO E’ CHIUSO, PER CUI NECESSITA UNA POMPA (IL CUORE) NELL’APPARATO RESPIRATORIO IL FLUIDO E’ IN FASE GASSOSA, IL CIRCUITO E’ APERTO E IL PROCESSO DI INSPIRAZIONE ED ESPIRAZIONE E’ FINALIZZATO A RIEMPIRE E SVUOTARE (PARZIALMENTE) UN SERBATOIO (IL POLMONE) CHE SI ESPANDE E CONTRAE COME UN MANTICE