Meccanica dei fluidi

Meccanica dei fluidi

I fluidi sono dei corpi deformabili che comprendono gas e liquidi, i quali, a differenza dei primi, sono molto poco comprimibili. A causa della loro deformabilità, la massa dei fluidi è distribuita con continuità in tutto il volume occupato dal fluido stesso e per descrivere la sua distribuzione viene utilizzata la grandezza scalare densità. La densità è la carta d’identità di un corpo che permette di conoscere la natura di un corpo. D= (Kghm ) / ( ) 1000kgduomy C.St /G. / }} 1gS} }g un : =cm in. Quando tale funzione è costante in ogni punto si dice che la densità è uniforme.

A causa della deformabilità dei fluidi, per descrivere le forze nel continuo fluido si utilizza la pressione. La pressione indica il rapporto tra la componente perpendicolare della forza che agisce sulla superficie e la superficie stessa. F. boriaFm (( )Mmi )Pa /! dyne c. G. ss unap n = == = .as:

Equilibrio nei fluidi

Un fluido in equilibrio assume la forma del recipiente che lo contiene. Condizioni generali:

• Le forze tangenti alla superficie limite sono nulle (in caso contrario gli strati superficiali scorrerebbero sotto l’azione delle componenti tangenziali delle forze).
• Principio di isotropia della pressione (si parla di pressione esistente in un punto del fluido).
• Principio di Pascal (dimostra che la pressione che si esercita in un punto della superficie limite di un fluido si trasmette inalterata a tutti i punti della superficie limite).

Oltre alla pressione che si esercita sulla superficie limite, si esercita anche la pressione dovuta al peso degli strati di liquido sovrastanti il punto P. La pressione idrostatica è la pressione dovuta alle forze peso che agiscono sul liquido.

• Legge di Stevino ricava la pressione in funzione dell’altezza e dalla densità (spiega il funzionamento delle flebo). N.B. Per il principio di isotropia della pressione, liquido sovrastante colonna diyv della la pressione idrostatica è d-F ✓ la stessa su qualsiasi A. h hd. d.g9M' 'p g g.-= = === elemento del fluido.

All’equilibrio la pressione idrostatica dipende soltanto dalla quota h (es. la pressione atmosferica è la pressione idrostatica della colonna d’aria sovrastante un elemento di superficie). La pressione idrostatica cambia al mutare dell’accelerazione di gravità e queste variazioni hanno importanti effetti sull’uomo, in particolare sul sistema cardiovascolare.

Misurazione della pressione

• In modo diretto tramite il posizionamento di un catetere all’interno del vaso.
• In modo indiretto tramite lo sfigmomanometro.
  • Si posiziona il manicotto in corrispondenza dell’arteria brachiale.
  • Si annulla la pressione idrostatica posizionando il paziente a supino o con il braccio ad altezza del cuore.
  • Si insuffla aria fino ad ostruire l’arteria.
  • Si apre la valvola in modo da far tornare in circolo il sangue.
  • Il primo rumore che si sente indica la pressione massima.
  • Il secondo rumore indica la pressione minima.

Il primo rumore è causato dal moto turbolento (si supera la velocità critica), il secondo indica che vi è il ripristino della circolazione laminare.

Nel nostro organismo

• La pressione è la forza generata dal sangue mentre scorre nei vasi.
• Le valvole a nido di rondine presenti nelle vene spezzano la pressione idrostatica ed evitano il reflusso (quando vi è un problema sistemico legato al malfunzionamento delle valvole si hanno le vene varicose).
• La pressione idrostatica varia in base alle zone del nostro organismo e dipende dalle condizioni fisiologiche.
• Quando siamo sdraiati infatti la pressione idrostatica si annulla e nel momento in cui ci alziamo si aggiunge a quella sanguigna, quindi per permettere la circolazione cerebrale bisogna alzarsi in modo lento e controllato.

Gittata cardiaca = gittata sistolica x frequenza dell’onda sfigmica (o frequenza cardiaca) ✓ al battiti minuto 70a > immettono di quantità gittata uscita ad sangue in si ogni contrazione dal ventricolare 70 contrazione di cuore sangue a c ogni nel contraggono ventricoli momento in si cui i.

Onda sfigmica: impulso elastico generato dalla pressione sistolica. È un’onda meccanica in quanto si propaga attraverso un mezzo, ovvero il vaso.

B.N . (ventricolare miocardio atriale) contrazione del sistole: o periodo rilassamento di del diastole miocardio:

Portata o flusso di velocità

Indica il volume di un fluido che attraversa una sezione del condotto in un certo intervallo di tempo. (V ) MYSD= ( )/}s.l. C. SG.un s .µ

Equazione di continuità dimostra che se il fluido è incomprimibile (liquido) e le pareti del condotto sono rigide, la portata deve essere uguale in ogni punto del condotto.

V Vat#5. costante tratto5. particelledalle ☐ v ✓ :== . percorso == "at at volumeS -✗ -V2V SS =. -, ,, All’aumentare della sezione diminuisce la velocità del flusso. La pressione è direttamente proporzionale alla sezione quindi le vene che hanno una struttura minore sopportano una pressione minore (le arterie con una pressione minore collasserebbero). In questo caso l’equazione di continuità è valutata sul singolo caso.