Potenza per mantenere in sospeso punto materiale
buon giorno a tutti,
volevo sottoporvi ad un quesito insolito.
Vorrei sapere qual'è la potenza necessario per poter mantenere un punto materiale in sospeso se questo si trova in un certo fluido di densità d.
Mi verrebbe da dire che più fluido è denso e meno potenza è necessaria (si pensi l'oggetto immerso in acqua) per restare sospeso, mentre meno è denso più potenza richiede si fa (si pensi un elicottero in aria).
I casi limite poi dicono:
se appoggiato a terra -> potenza necessaria nulla (ma qui il parametro densità è inappropriato)
se deve fluttuare nel vuoto -> potenza tende infinita (e non è valido parlare di razzo perchè viene utilizzato lo stesso un fluido di densità d)
Grazie
Marco
volevo sottoporvi ad un quesito insolito.
Vorrei sapere qual'è la potenza necessario per poter mantenere un punto materiale in sospeso se questo si trova in un certo fluido di densità d.
Mi verrebbe da dire che più fluido è denso e meno potenza è necessaria (si pensi l'oggetto immerso in acqua) per restare sospeso, mentre meno è denso più potenza richiede si fa (si pensi un elicottero in aria).
I casi limite poi dicono:
se appoggiato a terra -> potenza necessaria nulla (ma qui il parametro densità è inappropriato)
se deve fluttuare nel vuoto -> potenza tende infinita (e non è valido parlare di razzo perchè viene utilizzato lo stesso un fluido di densità d)
Grazie
Marco
Risposte
Non penso di aver capito, cosa vuol dire "mantenere in sospeso un punto materiale"? Se il punto materiale ha massa $m$, in qualsiasi liquido sia immerso, per mantenerlo in equilibrio bisogna usare una forza uguale e contraria a $mg$.
Si in effetti ho parlato in italiano: io ho chiesto la potenza e non la forza.
La potenza è quella cosa che si misura in Watt, cioè Joule/secondo.
Perchè un elicottero resti sospeso a soli 1 cm da terra, il motore deve essere acceso, consumare carburante, tot al secondo, cioè tot energia al secondo, cioè potenza.
Idem se si trattava di un sistema analogo immerso in acqua. Oppure nell'olio.
Di quanta potenza ?
La potenza è quella cosa che si misura in Watt, cioè Joule/secondo.
Perchè un elicottero resti sospeso a soli 1 cm da terra, il motore deve essere acceso, consumare carburante, tot al secondo, cioè tot energia al secondo, cioè potenza.
Idem se si trattava di un sistema analogo immerso in acqua. Oppure nell'olio.
Di quanta potenza ?
Visto che parli in italiano (il tono era un po' suppponente), se proprio ti vuoi esprimere in maniera precisa e puntuale, la potenza non e' "quella cosa", ma "quella grandezza".
Detto cio:
Nello spazio un razzo si muove non perche' sposta massa di fluido esterno (come fa un elicottero, per esempio), ma perche emette gas diminuendo di massa (allo stesso modo del soffione di una doccia: la forza che senti tenendo in mano il soffione di un getto potente e' solo in minima parte dovuta alla reazione del liquido contro l'aria: la parte del leone la fa la portata di acqua moltiplicata per la variazione di velocita' del getto).
Stesso discorso vale negli aerei a decollo verticale: il getto di aria espulso (portata massica) moltiplicato per la velocita' di espulsione ti da la forza.
Quindi, in generale non puoi affermare che la potenza spesa sia funzione della densita del fluido in cui il corpo e' immerso: infatti la tua teoria di potenza infinita nel caso di un razzo che si muove nel vuoto interstellare e' abbastanza fuori bersaglio.
In questi casi entra in gioco l'entalpia del fluido emesso, non quella del fluido in cui si muove il corpo: il salto entalpico, moltiplicato per la portata massica ti da i watt necessari per mantenere il corpo sospeso (al netto del salto necessario per azionare eventuali ausiliari, quali ad esempio il compressore della turbina).
Nell'elicotteroo invece la pala si muove in un fluido e fa si che l'aria che gli scontra contro venga deviata, passando da un moto "orizzontale" a un moto verticale (in termini relativi e' come se la pala fosse ferma e l'aria gli sbattesse contro, a mo di mulino a vento). L'aria frena la pala, e quindi il motore deve vincere un momento resistente, che sara' proporzionale alla densita' dell'aria (resta da vedere qual e' la legge di proporzionalita').
Il momento resistente totale dell'aria sulle pale, moltiplicato per la velocita' angolare (i giri del rotore al secondo) ti da la potenza.
Detto cio:
Nello spazio un razzo si muove non perche' sposta massa di fluido esterno (come fa un elicottero, per esempio), ma perche emette gas diminuendo di massa (allo stesso modo del soffione di una doccia: la forza che senti tenendo in mano il soffione di un getto potente e' solo in minima parte dovuta alla reazione del liquido contro l'aria: la parte del leone la fa la portata di acqua moltiplicata per la variazione di velocita' del getto).
Stesso discorso vale negli aerei a decollo verticale: il getto di aria espulso (portata massica) moltiplicato per la velocita' di espulsione ti da la forza.
Quindi, in generale non puoi affermare che la potenza spesa sia funzione della densita del fluido in cui il corpo e' immerso: infatti la tua teoria di potenza infinita nel caso di un razzo che si muove nel vuoto interstellare e' abbastanza fuori bersaglio.
In questi casi entra in gioco l'entalpia del fluido emesso, non quella del fluido in cui si muove il corpo: il salto entalpico, moltiplicato per la portata massica ti da i watt necessari per mantenere il corpo sospeso (al netto del salto necessario per azionare eventuali ausiliari, quali ad esempio il compressore della turbina).
Nell'elicotteroo invece la pala si muove in un fluido e fa si che l'aria che gli scontra contro venga deviata, passando da un moto "orizzontale" a un moto verticale (in termini relativi e' come se la pala fosse ferma e l'aria gli sbattesse contro, a mo di mulino a vento). L'aria frena la pala, e quindi il motore deve vincere un momento resistente, che sara' proporzionale alla densita' dell'aria (resta da vedere qual e' la legge di proporzionalita').
Il momento resistente totale dell'aria sulle pale, moltiplicato per la velocita' angolare (i giri del rotore al secondo) ti da la potenza.
Lo so meglio di te cos'è la potenza, la mia risposta, per come è posta la tua domanda, è l'unica possibile. Hai parlato in italiano ma non basta l'italiano in un forum scientifico, bisogna anche esprimersi in modo scientificamente corretto...La potenza necessaria è un conseguenza della forza necessaria a sostenere in aria un elicottero, la potenza necessaria è quella che garantisce una forza di spinta uguale e contraria al peso dell'elicottero, e dipenda da troppi fattori. soprattutto dalla forma, geometria e numero delle pale dell'elicottero...chiaramente con delle pale "più buone" sarà richiesta una potenza minore al motore, con delle pale "scadenti" si richiederà una potenza maggiore...è come per le auto, se le gomme sono sgonfie o sono gonfie al punto giusto, c'è una bella differenza. Se al posto delle pale ci metti delle stecche da biliardo, puoi usare un motore con qualsiasi potenza ti pare, l'elicottero non ti sta in piedi.
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo