Appunti di idraulica

Idraulica

Meccanica dei fluidi

Definizione: la meccanica è lo studio dei movimenti dei corpi, cioè dei loro spostamenti e delle loro deformazioni in funzione del tempo.

Definizione di meccanica dei fluidi: questo studia il comportamento dei fluidi in quiete e dei fluidi in moto (le pressioni piezometriche e velocità definite).

Osservazione 1: le esperienze esprimono il comportamento delle proprietà fisiche dei fluidi sotto varie condizioni e stati, esperienze utilizzate per ottenere delle relazioni tra le variabili di intervento nei vari problemi della meccanica dei fluidi.

Osservazione 2: un fluido in moto presenta una generica dissipazione dovuta alla presenza di tensioni tangenziali che possono essere, ad esempio, viscose o turbolente.

Definizione di meccanica dei solidi: studia l'interazione fra forze e deformazioni elastiche.

Definizione di sforzo: è la tensione sull'unità di superficie v = E / A => t> deve essere uniformemente distribuito su A = > definizione elastica: se tolgo le forze il corpo torna nella posizione iniziale.

Idraulica

Meccanica dei fluidi

Definizione: la meccanica è lo studio dei movimenti dei corpi, cioè dei loro spostamenti e delle loro deformazioni in funzione del tempo.

Definizione di meccanica dei fluidi: questo studia il comportamento dei fluidi in quiete e dei fluidi in moto (le pressioni, portate e velocità di deflusso).

Osservazione 1: da esperienze si sperimenta il comportamento delle proprietà fisiche dei fluidi sotto varie condizioni e stati, vengono utilizzate per ottenere delle relazioni tra le variabili che intervengono nei vari problemi della meccanica dei fluidi.

Osservazione 2: un fluido in moto presenta un generico stato di dissipazione di energia dovuto alla presenza di tensioni tangenziali che possono essere di ampiezza viscosa o turbolenta.

Definizione di meccanica dei solidi: studia l'interazione tra forze e deformazioni elastiche.

Definizione di sforzo: è la tensione sull'unità di superficie _σ = ^E/_A = > σ deve essere uniformemente distribuito su A = > deformazione elastica: se tolgo le forze il corpo torna nella posizione iniziale.

Deformazione di solidi e liquidi

Il pistone superiore ha velocità v₀.

Il liquido che c'è all'interno (tra le due piastre), continua a deformarsi finché persiste la forza.

Deformazione di un solido v = G → angolo di deformazione.

Deformazione di un liquido v = μ → velocità di deformazione dθ/dt →

Osservazioni

La deformazione in un liquido è irreversibile.

Su un solido si ha solo uno sforzo normale che non è tangenziale; mentre in un liquido, se esso non è in un recipiente, non ha sforzi normali; se invece è in un recipiente, ha solo sforzi normali che dipendono dalla pressione.

Osservazione

Mentre un solido resiste a sforzi di trazione, un liquido no.

Definizione di liquido

Ha volume proprio ma non ha una forma propria.

Definizione di gas

Non ha né volume né forma propria.

Fluidi

• Liquidi: sono espandibili. Una piccola quantità è poco comprimibile.
• Gas: sono molto espandibili e molto comprimibili.

Osservazione

Tutti i fluidi sono caratterizzati da una equazione di stato.

Equazione di stato

F è un legame tra pressione, volume e temperatura assoluta.

Osservazione

Gli sforzi remoti su un liquido sono entranti. È dimostrato anche che gli sforzi sono solo normali alla superficie.

Quando un fluido è in quiete _Ft.

Se F / n lim _{A -> 0} F / A = p => sforzo di pressione [N/m²].

Equazione di stato F(p,V,T) = 0 => forma implicita v = V/M => volume specifico ρ = 1/_v M/V => densità.

F(p,P,T) = 0 => questo è l’equazione di stato dei fluidi: un correlato sulle variabili: densità, temperatura assoluta e pressione.

Osservazione

La densità dei liquidi è poco influenzata da variazioni della temperatura e della pressione, mentre quelle dei gas variano in modo sensibile con tali grandezze.

Equazione di stato dei gas perfetti

L’equazione di stato per un gas perfetto è la seguente: PV = mRT, pressione, volume, massa totale, R_v = costante universale dei gas perfetti = 8.314 ^k = K^-1.

Questa equazione può anche essere scritta in altra forma più usuale del tipo: _p/