Esempi dell'applicazione della dinamica dei fluidi
Ti sei mai chiesto come può volare un aereo nonostante il suo peso, quale sia il principio alla base di un flaconcino di profumo o di una bomboletta spray, oppure come mai le porte in casa sbattono quando c’è corrente d’aria?
In questa lezione potrai dare una risposta a tutte queste curiosità legate ai concetti di dinamica dei fluidi!
Le leggi che governano il comportamento dei fluidi descritte dalla dinamica dei fluidi hanno applicazioni in moltissime situazioni con le quali abbiamo a che fare nella nostra vita. In questa lezione verrà data spiegazione di alcuni di queste.
- Cosa si intende per dinamica dei fluidi?
- Come vola un aereo? La portanza o aerodinamica
- Le correnti d'aria in casa
- Le bombolette spray
Cosa si intende per dinamica dei fluidi?
La dinamica dei fluidi è una branca della fisica che si occupa dello studio del comportamento dei fluidi in movimento, come liquidi e gas, in vari contesti e applicazioni. Uno dei concetti centrali è il principio di Bernoulli, che descrive la relazione tra velocità del fluido e pressione. Questo principio è alla base di molte applicazioni pratiche e curiosità affascinanti legate alla dinamica dei fluidi:
- Aerodinamica e portanza: uno dei campi più evidenti in cui opera la dinamica dei fluidi è l’aerodinamica, ovvero lo studio dell’aria in movimento attorno agli oggetti.
- Dinamica sanguigna: la dinamica dei fluidi gioca un ruolo essenziale anche nella circolazione sanguigna. Il cuore agisce come una pompa che spinge il sangue attraverso arterie e vene. La fluidodinamica arteriosa e venosa è regolata da fattori come la resistenza e la viscosità del sangue, oltre alla geometria dei vasi sanguigni.
- Idrodinamica: l’idrodinamica si occupa dello studio dei fluidi in movimento all’interno di sistemi idraulici, come condotte, tubi e canali. Questa conoscenza è fondamentale per l’ingegneria civile, ad esempio nella progettazione di reti di approvvigionamento idrico e sistemi di irrigazione. Anche l’industria petrolifera e quella energetica fanno largo uso dell’idrodinamica per il trasporto di fluidi.
- Meteorologia: Lo studio dell’atmosfera coinvolge la fluidodinamica per comprendere i movimenti dell’aria e la formazione di fenomeni atmosferici come venti, cicloni e correnti. Questa conoscenza è fondamentale per la previsione del tempo e per comprendere i modelli climatici.
La dinamica dei fluidi, quindi, ha una vasta gamma di applicazioni pratiche che influenzano molti aspetti della nostra vita quotidiana e delle tecnologie moderne. Vediamo qualche esempio nel concreto.
Come vola un aereo? La portanza o aerodinamica
Ti sei mai chiesto come può volare un aereo nonostante il suo enorme peso?
Questo è possibile grazie al concetto di portanza. La portanza è la forza che tiene le ali di un aereo sollevate in aria. La portanza può essere spiegata grazie al teorema di Bernoulli.
La forma di un’ala consente all’aria che la lambisce di accelerare nella parte superiore e di rallentare in quella sottostante. Questo comporta un maggiore valore di pressione dell’aria nella parte inferiore, e, come conseguenza della diversa pressione tra il sopra ed il sotto dell’ala, una forza che globalmente è diretta verso l’alto.
Le correnti d’aria in casa
A volte, soprattutto quando c’è vento, le porte di casa tendono a sbattere se non si presta attenzione. Come mai succede questo?
La risposta sta nel fatto che l’aria, muovendosi in velocità a causa del vento, causa delle zone di depressione là dove la sua velocità aumenta e, in accordo al teorema di Bernoulli, tende a far sbattere le porte per effetto della forza che si crea tra le zone in pressione e quelle di depressione.
Le bombolette spray
Ogni volta che utilizzi un profumo, la lacca o una bomboletta di vernice hai a che fare con il teorema di Bernoulli.
Grazie al teorema di Bernoulli infatti, il tubicino che collega l’interno del flaconcino con la sezione di uscita richiama il liquido presente all’interno a causa della depressione che si viene a creare quando noi premiamo sull’uscita. La diminuzione della sezione disponibile all’aria presente nel tubicino è la responsabile della riduzione di pressione e, di conseguenza, del fatto che si richiama del fluido dall’interno.
Anche in questo caso quindi, il tutto può essere spiegato con le leggi alla base della dinamica dei fluidi.