Meccanica dei fluidi nei sistemi biologici (parte II)

Caratteristiche del fluido reale

Tiene conto delle caratteristiche del fluido. Ciò che differenzia un fluido reale da uno omogeneo/ideale è che nel fluido reale vi sono delle forze che ostacolano il movimento del fluido stesso. Queste forze dipendono, oltre che dalle proprietà del fluido, anche e soprattutto dalla presenza di elementi che possono ostacolare il moto stesso del fluido.

Fluido omogeneo

Il fluido è omogeneo quando tutte le componenti del fluido presentano, in qualunque istante, le stesse caratteristiche. Il sangue non è un fluido omogeneo in quanto costituito dal plasma e da diversi elementi figurati.

Modalità di moto

Le modalità di moto che possono instaurarsi all'interno di un condotto dipendono dalle condizioni legate alla velocità e alle caratteristiche meccaniche dei condotti che analizziamo. Dunque siamo passati da una situazione ideale a una più reale, in cui abbiamo il moto pulsatile di un liquido non omogeneo (il sangue) in un condotto elastico.

Regime laminare

Una variazione di moto a velocità non costante comporta il passaggio a un regime laminare. Il regime laminare è caratterizzato da una sovrapposizione di strati di fluido che si muove, all'interno di ciascuno strato, a una velocità costante. Gli strati possono avere, l'uno rispetto all'altro, una velocità diversa. Questo è ciò che caratterizza il regime laminare. Gli strati più esterni, ossia quelli più a diretto contatto con le pareti, possono trovare una maggiore resistenza nel loro moto e quindi saranno più lenti (velocità inferiore). Gli strati più interni invece, ossia quelli a contatto con il fluido, hanno una velocità mediamente più elevata. La velocità relativa è la differenza di velocità tra gli strati più esterni e quelli più interni.

Le forze di attrito, che tengono conto delle differenze tra i diversi strati, vengono indicate con il coefficiente di viscosità e dalla geometria del condotto (area e spessore). Se il condotto è molto grande (delta grande) la forza di attrito diventa trascurabile. Se invece il condotto è più piccolo (delta piccolo) la forza di attrito aumenta. Il plasma ha un coefficiente di viscosità più basso.

Portata nel regime laminare

Nel regime laminare in termini di portata possiamo affermare che:

• Se noi abbiamo un condotto in cui si sta muovendo un fluido in regime laminare ci deve essere anche una variazione di pressione iniziale e finale.
• Se la pressione tra l'ingresso e l'uscita fosse invece uguale significa che non vi è forza che spinge il fluido (in termini di pressione).

In tal senso, il fluido deve poter muoversi dalla direzione in cui la pressione è maggiore verso quella in cui è minore.