Fluidodinamica terza scientifico

L'acqua, allo stato liquido, è un fluido che si avvicina molto al modello di fluido ideale. Infatti:

• La viscosità è bassa e la densità abbastanza uniforme e costante.

• La viscosità è bassa e il fluido è irrotazionale.

• La densità è abbastanza uniforme e costante e il fluido è irrotazionale.

• Il fluido è comprimibile e irrotazionale

Answer explanation

L'acqua ha una bassa viscosità e una densità relativamente uniforme, rendendola simile a un fluido ideale. Infatti, un fluido ideale ha viscosità nulla ed è incomprimibile. Un fluido incomprimibile ha densità uniforme e costante.

Un fluido ideale scorre in un tubo con sezioni variabili. Se il tubo si restringe, come variano la velocità e la pressione del fluido secondo l'equazione di Bernoulli e il principio di continuità?

• La velocità diminuisce e la pressione aumenta.

• La velocità aumenta e la pressione diminuisce.

• Sia la velocità che la pressione aumentano.

• Sia la velocità che la pressione diminuiscono.

Answer explanation

Secondo il principio di continuità, in un tubo che si restringe, la velocità del fluido aumenta. L'equazione di Bernoulli indica che, con l'aumento della velocità, la pressione diminuisce. Quindi, la risposta corretta è che la velocità aumenta e la pressione diminuisce.

In un tubo Venturi, la riduzione della sezione produce una caduta di pressione. Quale meccanismo spiega questo fenomeno in un fluido ideale?

• L'aumento dell'energia cinetica del fluido porta a una diminuzione della pressione.

• La diminuzione della densità del fluido determina la caduta di pressione.

• L'incremento della viscosità provoca una maggiore dissipazione dell'energia.

• L'effetto di compressione del fluido riduce la pressione.

Answer explanation

In un tubo Venturi, la riduzione della sezione aumenta la velocità del fluido, portando a un incremento dell'energia cinetica. Secondo il principio di Bernoulli, questo aumento dell'energia cinetica causa una diminuzione della pressione.

Considera un tubo in cui l'area di sezione si dimezza. Secondo l'equazione di continuità, la velocità deve raddoppiare. Come si relaziona questa variazione con la pressione, in base all'equazione di Bernoulli?

• La velocità si dimezza e la pressione aumenta per compensare la perdita di energia.

• La velocità raddoppia e la pressione diminuisce, mantenendo costante la somma tra energia cinetica e pressione.

• La velocità rimane costante mentre la pressione varia in modo casuale.

• La velocità raddoppia, ma la pressione resta invariata in un fluido ideale.

Answer explanation

Secondo l'equazione di continuità, se l'area si dimezza, la velocità raddoppia. L'equazione di Bernoulli indica che, con un aumento della velocità, la pressione deve diminuire per mantenere costante la somma di energia cinetica e pressione.

L'effetto Magnus si osserva, ad esempio, nella traiettoria curva di una palla rotante. Quale delle seguenti risposte spiega in modo coerente il fenomeno in termini di distribuzione del flusso attorno al corpo?

• La rotazione altera il flusso del fluido, aumentando la velocità su un lato e diminuendola sull'altro, creando una differenza di pressione.

• La rotazione incrementa la densità del fluido attorno al corpo, modificando la pressione in modo uniforme.

• La rotazione provoca una variazione locale della viscosità del fluido.

• La rotazione non influisce sul flusso, ma solo sulla forza di gravità.

Answer explanation

La rotazione della palla modifica il flusso del fluido attorno ad essa, aumentando la velocità su un lato e diminuendola sull'altro. Questa differenza di velocità crea una differenza di pressione, causando la traiettoria curva osservata.

In un flusso ideale di un fluido ideale in un condotto orizzontale, l'equazione di Bernoulli stabilisce che lungo una corrente il termine pressione più energia cinetica rimanga costante. Se in due punti del flusso si osserva che p1 > p2 e v1 < v2, quale relazione esprime correttamente questo comportamento?

• p1 + (1/2)dv1² = p2 + (1/2)dv2², evidenziando come una diminuzione di pressione corrisponda a un aumento dell'energia cinetica.

• p1·v1 = p2·v2, che rappresenta la conservazione della quantità di moto.

• p1 - p2 = dg (h1 - h2), tipica di un sistema in equilibrio idrostatico

• dv1 = dv2, che dimostra la costanza della densità lungo il flusso.

Answer explanation

L'equazione di Bernoulli mostra che in un flusso ideale, la somma della pressione e dell'energia cinetica rimane costante. Qui, p1 > p2 e v1 < v2 indicano che una diminuzione di pressione (p2) corrisponde a un aumento dell'energia cinetica (v2).

All'interno di un fluido reale, la forza di attrito viscoso che agisce su un oggetto in movimento è direttamente proporzionale

• Alla velocità relativa tra oggetto e fluido

• Al coefficiente di viscosità del fluido

• Alla massa dell'oggetto

• Alla temperatura del fluido