Cos’è la fluidodinamica?

La fluidodinamica è il campo della fisica che studia il comportamento dei fluidi (liquidi e gas) in movimento. Ci sono molti esperimenti interessanti che illustrano i principi fondamentali della fluidodinamica. Ecco alcuni esempi:

1. Il Principio di Bernoulli

Esperimento: Tubo di Venturi

• Materiali: Un tubo di Venturi (un tubo con una sezione ristretta) e una sorgente d’acqua.
• Procedura: L’acqua viene fatta fluire attraverso il tubo. Si misurano le altezze del fluido in diversi punti del tubo (alla parte più larga e alla parte più stretta).
• Osservazioni: Si osserva che la velocità dell’acqua aumenta nella sezione ristretta, mentre la pressione diminuisce. Questo conferma il principio di Bernoulli, che afferma che in un fluido in movimento, la somma della pressione, della velocità e dell’altezza è costante.

2. Il Flusso Lamellare vs. Turbolento

Esperimento: Flusso di Colorante in un Tubo

• Materiali: Un tubo trasparente, acqua, colorante alimentare e una pompa.
• Procedura: Si fa passare acqua nel tubo e si aggiunge lentamente un colorante in un punto specifico.
• Osservazioni: Si possono osservare diversi tipi di flusso: il flusso lamellare (dove il colorante si muove in strati paralleli) e il flusso turbolento (dove il colorante si mescola rapidamente). Questo esperimento illustra come la velocità del fluido e le condizioni del tubo influenzano il tipo di flusso.

3. Il Principio di Archimede

Esperimento: Galleggiamento di un Oggetto

• Materiali: Un contenitore d’acqua, un oggetto (ad esempio, una palla di plastica e un oggetto pesante come una sfera di metallo).
• Procedura: Si immergono i due oggetti nell’acqua e si osserva se galleggiano o affondano.
• Osservazioni: Si nota che la palla di plastica galleggia mentre la sfera di metallo affonda. Questo esperimento dimostra il principio di Archimede, che afferma che un corpo immerso in un fluido subisce una forza di galleggiamento pari al peso del fluido spostato.

4. Centrifuga e Forze in Fluidi

Esperimento: Utilizzo di una centrifuga

• Materiali: Una centrifuga (o un dispositivo simile) e vari liquidi.
• Procedura: Si posizionano diversi liquidi in provette e si fa girare la centrifuga.
• Osservazioni: Si osserva come i solidi si separano dai liquidi e come i liquidi più densi si raccolgono verso il basso. Questo esperimento illustra l’effetto della forza centrifuga sui fluidi.

5. Flusso di Fluido attraverso un Orifizio

Esperimento: Flusso da un contenitore con un foro

• Materiali: Un contenitore pieno d’acqua con un piccolo foro in basso.
• Procedura: Si riempie il contenitore d’acqua e si osserva il flusso dell’acqua che esce dal foro.
• Osservazioni: Si nota che l’acqua esce con una certa velocità che dipende dalla profondità dell’acqua sopra il foro. Questo esperimento può essere utilizzato per spiegare la relazione tra la pressione e la velocità di flusso.

6. L’Effetto Coanda

Esperimento: Flusso d’aria su una superficie curvata

• Materiali: Un compressore d’aria, una superficie curvata (come un foglio di plastica) e un contenitore.
• Procedura: Si orienta il flusso d’aria in modo che passi sopra la superficie curvata.
• Osservazioni: Si osserva che il flusso d’aria segue la curvatura della superficie, illustrando l’effetto Coanda, dove un fluido tende a rimanere attaccato a una superficie curva.

Questi esperimenti sono solo alcuni dei modi in cui i principi della fluidodinamica possono essere dimostrati e studiati. Ognuno di essi illustra concetti fondamentali come la pressione, il flusso, la resistenza e il galleggiamento.