IDROSTATICA leggi dell'equilibrio. IDRODINAMICA leggi del movimento

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1 IDROSTATICA leggi dell'equilibrio IDRODINAMICA leggi del movimento

2 La materia esite in tre stati: SOLIDO volume e forma propri LIQUIDO volume proprio ma non una forma propria (forma del contenitore) AERIFORME né volume né forma propri (occupano tutto il volume del contenitore) Solido-> Liquido-> Aeriforme riduzione delle forze di coesione FLUIDO = qualsiasi sostanza allo stato liquido o allo stato aeriforme

3 PRESSIONE Considerata una forza F che agisce perpendicolarmente su una suprerficie S, sulla quale è uniformemente distribuita, definiamo Pressione: P = F / S SI [N/m 2 ] = Pascal (Pa) 1 atm = 1,013x10 3 Pa - grandezza scalare - esprime la forza per unità di superficie - a parità di forza la pressione è minore sulle superfici maggiori e maggiore su quelle minori.

4 STATICA DEI FLUIDI

5 La pressione esercitata sulla superficie libera di un fluido, che si trova dentro un contenitore, si trasmette in ogni altro punto e in tutte le direzioni con la stessa intensità. La pressione è ISOTROPA

6 Enunciato: «La pressione esercitata in un punto di una massa fluida si trasmette in ogni altro punto e in tutte le direzioni con la stessa intensità.»

7 d 1 d 2 Se S 2 > S 1 allora F 2 > F 1 La forza trasmessa (F 2 ) è più grande della forza applicata (F 1 ) Ciò che si guadagna in forza si perde in spostamento (d 2 < d 1 ) d 2 = d 1 x S 1 /S 2

8 Il lavoro speso sul pistone 1 viene trasmesso al pistone 2

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12 Misura della pressione atmosferica p 1 = p atm p 2 = ρgh 2 Equilibrio -> p atm = ρgh 2 La pressione atmosferica al livello del mare è uguale in media a quella di una colonna di mercurio di altezza 76cm (h 2 =76cm). (definizione di 1atm) p 1 p 2 Hg

13 DINAMICA DEI FLUIDI

14 Attrito interno dovuto alla resistenza che incontrano le particelle di un fluido a scorrere in strati le une sulle altre

15 Lamina 1 Lamina 2

16 Lamina 1 Lamina 2 Dipendenza di η dalla Temperaura (T): Liquidi η aumenta al diminuire della T Aeriformi - η diminuisce al diminuire della T In generale la VISCOSITA' è maggiore nei liquidi rispetto agli aeriformi a causa della maggiore forza di coesione.

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19 Regime di moto dei fluidi Per facilitare lo studio del moto di un fluido basta incanalarlo in un condotto. in relazione alle proprietà del fluido in dipendenza delle dimensioni del condotto e delle presenza di piccole o grandi curvature in relazione alla velocità di circolazione del fluido nel condotto il fluido segue un certo regime di moto

20 Nei fluidi si possono individuare re diversi regimi di moto regime stazionario o di Bernoulli: tipico dei fluidi non viscosi (moto lento in condotti larghi e diritti). Tutte le particelle del fluido hanno la stessa velocità in un determinato punto, anche se questa velocità può variare da punto a punto. E trascurabile l attrito delle pareti. regime macrovortivoso: detto anche moto idraulico, è caratterizzato dalla presenza di grossi vortici nel condotto (forte dipendenza dalle curvature nel condotto e dalla viscosità del liquido) regime microvorticoso o di Poiseuille: tipico nei condotti di piccole dimensioni (capillari). Il moto è fortemente influenzato dall attrito dovuto alla piccola distanza tra le parete del condotto (superficie frontale parabolica e non piana)

21 Linee di corrente: traiettorie descritte dalle particelle. La direzione delle linee coincide con la direzione della velocità delle particelle. Se il regime è stazionario le linee non cambiano nel tempo. Tubo di flusso: tutte le linee di corrente che passano attraverso una sezione del condotto o per i punti di una linea chiusa tracciata all interno del condotto.

22 Equazione di continuità Ipotesi: regime stazionario e fluido ideale. Il regime stazionario con ρ=cost gode della proprietà che V 1 è uguale a V 2 V 2 V 1 S 1,2 perpendicolari alle linee di corrente V

23 Equazione di continuità Q = vs è detto PORTATA ed è costante Equazione di continuità PORTATA: il volume di fluido che attraversa una sezione S del tubo di flusso nell unità di tempo (Δt=1s) con velocità v. Ad un aumento della sezione S deve corrispondere una riduzione della velocità v. Le velocità sono inversamente proporzionali alle sezioni.