Appunti di "Idraulica"

Definizioni e Proprietà Fisiche Generali

Le tre branche della meccanica dei fluidi sono:

• l'idrostatica; studia le configurazioni di equilibrio, cioè sistemi di fluidi in quiete;
• la cinematica; si occupa di descrivere tutti i possibili moti;
• la dinamica (di fluidi reali e ideali); studia i moti e le loro cause e conseguenze.

Le forze agenti sui fluidi possono essere distinte nelle 3 tipologie: i) forze peso (P); ii) forze di pressione (P); iii) forze viscose (V).

1. Un fluido è un corpo privo di forma propria, che può essere liquido oppure aeriforme.

• I fluidi presentano una struttura molecolare disordinata rispetto ai solidi: nei liquidi le distanze tra le molecole restano circa costanti (quindi hanno un volume V pressoché invariaibile), nei gas invece le molecole hanno maggiore libertà di movimento (un gas tende ad occupare il massimo volume disponibile).

a) Proprietà di massa e di volume

Sotto l'ipotesi di considerare le materie dei fluidi come un mezzo isotropico, con proprietà continue nello spazio, si possono definire:

• la densità come rapporto per un volumetto che tende a 0 di massa e volume:

• il peso specifico come rapporto di tendere del volumetto a 0 di peso (in modulo) e volume

b) Sforzi normali e tangenziali

Scelte una superficie qualsiasi dA di un fluido, per comodità le si scompone nelle componenti parallele agli assi cartesiani del sistema di riferimento scelto dτx, dτy e dτz. Su ciascuno di questi superficie piano possono agire delle forze che in generale avranno una componente normale ed una tangenziale alla superficie stessa.

Si definisce sforzo normale n il rapporto tra le componenti normale delle forze agente sulla superficie e la sua area. Esso è positivo se uscente dalle superficie e negativo se entrante.

Definizioni e Proprietà Fisiche Generali

Le tre branche della meccanica dei fluidi sono:

• la idrostatica ; studia le configurazioni di equilibrio, cioè sistemi di fluidi in quiete ;
• la cinematica ; si occupa di descrivere tutti i possibili moti ;
• la dinamica (di fluidi reali e ideali) ; studia i moti e le loro cause e conseguenze.

Le forze agenti sui fluidi possono essere distinte nelle 3 tipologie : i) forze peso ( P) , ii) forze di pressione ( P̆ ) iii) forze viscose ( V̆ ).

1. Un fluido è un corpo privo di forma propria, che può essere liquido oppure aeriforme.
2. I fluidi presentano una struttura molecolare disordinata rispetto ai solidi: nei liquidi, le distanze tra le molecole restano circa costanti (quindi hanno un volume V pressoché invaria b ile), ma i gas invece le molecole hanno maggiore libertà di movimento (un gas tende ad occupare il massimo volume disponibile).

3. Proprietà di massa e di volume

Sotto l'ipotesi di considerare le materie dei fluidi come un mezzo isotropico, con proprietà continue nello spazio, si possono definire:

1. le densità come rapporto tra un volumetto che tende a 0 di massa e volume

= lim _∆V→0 ^∆m/_∆V = dm/dV     [Kg·m^-3]

2. il peso specifico come rapporto di tendere del volumetto a 0 di peso (in modulo) e volume

γ = lim _∆V→0 ^∆G/_∆V = lim _∆V→0 ^g·∆m/_∆V = g = ·g   [N·m^-3]

4. Sforzi normali e tangenziali

Scelte una superficie qualsiasi dA di un fluido, per comodità le si scompone nelle componenti parallele agli assi cartesiani del sistema di riferimento scelto dγ, dAy e dAz. Su ciascuno di queste superfici piane possono agire delle forze che in generale avranno una componente normale ed una tangenziale alla superficie stessa.

1. Si definisce sforzo normale il rapporto tra le componenti normale delle forze agente sulla superficie e la sua area. Esso è positivo se uscente delle superficie e negativo se entrante .

̄ = lim _∆A→0 ^∆F_n/_∆A = dF/dA = +σ n̄      [N·m^-2]

1. Si definisce sforzo tangenziale τ ₌ il rapporto tra la componente tangenziale alle superfici delle forze e l'area delle superfici stesse. Se su queste superfici le forze normali si concorda che sono estensioni perpendicolari, allora anche gli sforzi tangenziali sono positivi se concordi con gli assi cartesiani e viceversa:

   limΔA→0 ΔA