Problema di fisiologia: cateteri e Bernoulli
Ciao a tutti! 
Ed eccomi anche io alle prese con l'esame di fisiologia. Iniziamo bene: già un dubbio di applicazione della fisica!
Il problema è il seguente. Ci sono tre metodi per misurare la pressione del sangue con un catetere introdotto nel vaso. Allego un'immagine per comodità:
Il mio scopo è misurare la pressione statica e il libro mi dice che devo pensare a tutto come a un condotto per cui valga Bernoulli.
Ora, la configurazione Q è quella che mi consente di misurare subito la pressione statica, ossia la p rilevata dallo strumento sarà il termine di pressione statica in Bernoulli, e fin qui ci siamo.
La configurazione P invece "leggerà" un valore più grande, perché nel catetere il liquido è da pensare fermo e quindi insomma è come se pensassi alle grandezze totali o di arresto che si usano in fluidodinamica. Perciò qui lo strumento mi legge il termine di pressione statica più il termine cinetico, come se avessi convertito tutta l'energia cinetica in energia di pressione, ossia:
$p = p_0 + \frac{1}{2} \rho U^2$
Quello che non mi torna è l'ultima configurazione, quella con il catetere che dà le spalle alla corrente. Il libro mi dice che in quel modo leggo con lo strumento:
$p = p_0 - \frac{1}{2} \rho U^2$
Ma non capisco, in formule, perché. Applicando Bernoulli tra un fluido fermo(catetere) e il flusso a destra del catetere, mi verrebbe da dire che leggo ancora un valore maggiore, uguale al caso precedente. Capisco che il punto è che la corrente in questo caso di allontana, non impatta sul catetere, ma non riesco a ottenere la cosa con Bernoulli. Perché l'energia cinetica dipende dal quadrato della velocità e quindi il segno della velocità è ininfluente...dove sbaglio?
Precisazioni: scusate per le formule, da cellulare non riesco ad aprire l'editor e non ricordo la sintassi a memoria. Appena posso le sistemo. Poi, p0 è la pressione statica, che dovrei misurare. Infine, il termine gravitazionale rho*g*h non l'ho messo perché immaginiamo di settare lo strumento in modo da porlo uguale a zero. Perciò immaginiamo Bernoulli senza di esso, tanto il vaso è supposto orizzontale.
Grazie a chi vorrà aiutarmi.
Ed eccomi anche io alle prese con l'esame di fisiologia. Iniziamo bene: già un dubbio di applicazione della fisica!
Il problema è il seguente. Ci sono tre metodi per misurare la pressione del sangue con un catetere introdotto nel vaso. Allego un'immagine per comodità:
Il mio scopo è misurare la pressione statica e il libro mi dice che devo pensare a tutto come a un condotto per cui valga Bernoulli.
Ora, la configurazione Q è quella che mi consente di misurare subito la pressione statica, ossia la p rilevata dallo strumento sarà il termine di pressione statica in Bernoulli, e fin qui ci siamo.
La configurazione P invece "leggerà" un valore più grande, perché nel catetere il liquido è da pensare fermo e quindi insomma è come se pensassi alle grandezze totali o di arresto che si usano in fluidodinamica. Perciò qui lo strumento mi legge il termine di pressione statica più il termine cinetico, come se avessi convertito tutta l'energia cinetica in energia di pressione, ossia:
$p = p_0 + \frac{1}{2} \rho U^2$
Quello che non mi torna è l'ultima configurazione, quella con il catetere che dà le spalle alla corrente. Il libro mi dice che in quel modo leggo con lo strumento:
$p = p_0 - \frac{1}{2} \rho U^2$
Ma non capisco, in formule, perché. Applicando Bernoulli tra un fluido fermo(catetere) e il flusso a destra del catetere, mi verrebbe da dire che leggo ancora un valore maggiore, uguale al caso precedente. Capisco che il punto è che la corrente in questo caso di allontana, non impatta sul catetere, ma non riesco a ottenere la cosa con Bernoulli. Perché l'energia cinetica dipende dal quadrato della velocità e quindi il segno della velocità è ininfluente...dove sbaglio?
Precisazioni: scusate per le formule, da cellulare non riesco ad aprire l'editor e non ricordo la sintassi a memoria. Appena posso le sistemo. Poi, p0 è la pressione statica, che dovrei misurare. Infine, il termine gravitazionale rho*g*h non l'ho messo perché immaginiamo di settare lo strumento in modo da porlo uguale a zero. Perciò immaginiamo Bernoulli senza di esso, tanto il vaso è supposto orizzontale.
Grazie a chi vorrà aiutarmi.
Risposte
Oddio si vede male l'immagine...scusate, avrei dovuto fare l'anteprima!! 
Sistemerò anche quella, comunque l'ultima configurazione avrebbeil catetere come la prima ma girato dall'altra parte, qui c'è il link se può servire!
http://3.bp.blogspot.com/-RGLswk-7jY4/T ... tled80.png
Sistemerò anche quella, comunque l'ultima configurazione avrebbeil catetere come la prima ma girato dall'altra parte, qui c'è il link se può servire!http://3.bp.blogspot.com/-RGLswk-7jY4/T ... tled80.png
Ciao lillina95,
quello che dici sulle configurazioni P e Q è corretto.
Riguardo all'ultima configurazione, quella in cui il tubo è girato nel verso della corrente, in realtà quella formula che scrive il libro non la ritengo un granché corretta perchè in quella situazione Bernouilli non è applicabile in quel modo.
Quello che accade in quel caso è che subito dietro il tubo si formano dei piccoli vortici, quei vortici sono dissipativi e vanno ad abbassare la pressione del fluido in quella zona, pertanto la pressione misurata dalla sonda risulta più bassa di quella reale. In questa situazione Bernouilli però non è applicabile come descritto nel libro, cioè cambiando segno al termine cinetico, al massimo quel calcolo può dare un'idea grossolana della depressione, ma non è da considerarsi troppo esatto. Bernouilli si applica infatti in quella forma solo tra due punti lungo una linea di corrente o in assenza di vorticità* (e comunque in assenza di perdite), in caso di tubo allineato col verso della corrente siamo lontani da quelle condizioni.
* Oppure in condizioni di vorticità particolari dette corrente di Beltrami in cui la vorticità è parallela al flusso, quindi l'asse dei vortici per così dire è allineato con la velocità del fluido.
quello che dici sulle configurazioni P e Q è corretto.
Riguardo all'ultima configurazione, quella in cui il tubo è girato nel verso della corrente, in realtà quella formula che scrive il libro non la ritengo un granché corretta perchè in quella situazione Bernouilli non è applicabile in quel modo.
Quello che accade in quel caso è che subito dietro il tubo si formano dei piccoli vortici, quei vortici sono dissipativi e vanno ad abbassare la pressione del fluido in quella zona, pertanto la pressione misurata dalla sonda risulta più bassa di quella reale. In questa situazione Bernouilli però non è applicabile come descritto nel libro, cioè cambiando segno al termine cinetico, al massimo quel calcolo può dare un'idea grossolana della depressione, ma non è da considerarsi troppo esatto. Bernouilli si applica infatti in quella forma solo tra due punti lungo una linea di corrente o in assenza di vorticità* (e comunque in assenza di perdite), in caso di tubo allineato col verso della corrente siamo lontani da quelle condizioni.
* Oppure in condizioni di vorticità particolari dette corrente di Beltrami in cui la vorticità è parallela al flusso, quindi l'asse dei vortici per così dire è allineato con la velocità del fluido.
Ciao Faussone, grazie per la risposta!! Mi conforta molto, perché non capivo (e continuo a non capire) come abbiano scritto Bernoulli per ottenere quel segno meno. Boh. A questo punto, inizio a pensare che sia solo una stima a caso dell'ordine di grandezza de lla caduta di pressione, scritta così per simmetria con l'altra configurazione, quella con il catetere girato contro corrente!
Quindi in sostanza ci sono dei vortici che riescono a dissipare non solo l'energia cinetica del fluido, ma anche un pezzo di quella di pressione. Ho un dubbio: questi vortici non riesco a immaginarmeli, un catetere è un tubicino così piccolo che non sembra possibile possa causare una perturbazione simile! Per caso questi vortici sono quelli che ho sentito chiamare microvortici da mia madre? Mi ha spiegato che esisterebbero diverse scale di vortici, e anche una viscosità turbolenta...
Ultima domanda...allora in questo caso, siccome ci sono i vortici, il moto del sangue non è più da considerare laminare?
Grazie
Mi conforta molto, perché non capivo (e continuo a non capire) come abbiano scritto Bernoulli per ottenere quel segno meno. Boh. A questo punto, inizio a pensare che sia solo una stima a caso dell'ordine di grandezza de lla caduta di pressione, scritta così per simmetria con l'altra configurazione, quella con il catetere girato contro corrente!Quindi in sostanza ci sono dei vortici che riescono a dissipare non solo l'energia cinetica del fluido, ma anche un pezzo di quella di pressione. Ho un dubbio: questi vortici non riesco a immaginarmeli, un catetere è un tubicino così piccolo che non sembra possibile possa causare una perturbazione simile! Per caso questi vortici sono quelli che ho sentito chiamare microvortici da mia madre? Mi ha spiegato che esisterebbero diverse scale di vortici, e anche una viscosità turbolenta...
Ultima domanda...allora in questo caso, siccome ci sono i vortici, il moto del sangue non è più da considerare laminare?
Grazie
Ciao lillina95,
per quanto riguarda il teorema di Bernouilli scritto col segno cinetico negativo, puoi immaginare una situazione leggermente diversa: immagina una lattina da cui con una cannuccia vuoi aspirarne il liquido, che depressione devi applicare con la tua bocca per far sì che il fluido esca dalla cannuccia a velocità $v$?
In questo caso potresti applicare Bernoulli tra un punto sulla superficie del liquido dentro la lattina, che se la cannuccia è piccola possiamo considerare fermo, e un punto sulla superficie della sezione di uscita della cannuccia.
Supponiamo che sei in orbita attorno alla Terra quindi che non ci sia gravità e che le perdite nella cannuccia siano trascurabili (in questa situazione le perdite non sono altissime peraltro).
Puoi scrivere Bernouilli in questo modo:
$p_0 / rho = v^2/2 + p_d /rho$ (con $p_0$ pressione atmosferica, o meglio pressione dell'ambiente dentro la navicella spaziale
, $p_d$ pressione in prossimità dell'uscita della cannuccia e $v$ velocità di uscita del liquido dalla cannuccia.
Per cui $p_d=p_0 - rho v^2/2$
come vedi per fare il calcolo il termine cinetico è negativo e infatti per far uscire il liquido devi generare all'uscita della cannuccia una pressione più bassa della pressione ambiente.
Questo è simile a quello che il libro pensa di fare nel terzo caso famoso, benché in quel caso come ti dicevo Bernouilli non sarebbe applicabile a rigore.
Per quanto riguarda le altre cose che dici, è vero che il tubicino è piccolo , ma per quanto sia piccolo dietro la cannuccia orizzontale, cioè davanti alla sezione di ingresso del tubicino per capirsi (a valle del flusso), comunque si formerebbero dei vortici seppur piccoli, questo è inevitabile, quei piccoli vortici rendono inapplicabile Bernouilli in quella forma, anche se come ti dicevo quella formula comunque può darti un'idea della depressione (alla fine il caso è vagamente simile all'esempio che ho fatto prima).
Ma tua madre cosa fa? Mastica un po' di fluidodinamica?
Comunque quei vortici li chiamerei semplicemente vortici piccoli e lascerei stare i micro vortici, la viscosità turbolenta e la turbolenza in generale.
La formazione di quei piccoli vortici infatti si ha sempre a qualunque velocità del flusso, e non genera un flusso turbolento in ogni caso, ma può dar luogo anche solo a vortici che restano localizzati lì.
La turbolenza è cosa diversa, e genera un flusso che varia continuamente col tempo (un flusso cioè non stazionario) in cui si hanno vortici di grandezza diversa, fino a scale molto molto piccole, micro vortici appunto, e in definitiva, da una visione macroscopica in cui si è interessati solo all'andamento medio del flusso su scale temporali più ampie di quelle delle oscillazioni generate dai vortici di piccola scala, si può pensare che l'effetto finale della turbolenza sul moto medio macroscopico è quello di aumentare la diffusione della quantità di moto nel fluido cioè la sua viscosità*, allora sì si parla di viscosità turbolenta. Ma questi argomenti temo vadano molto al di là di quello che credo ti occorre e ti è utile sapere in questo ambito.
* La viscosità di un fluido si può pensare infatti anche come una sorta di coefficiente di diffusione di quantità di moto: più alta è la viscosità più velocità diverse in una certa zona del fluido si diffondono nel resto del fluido.
per quanto riguarda il teorema di Bernouilli scritto col segno cinetico negativo, puoi immaginare una situazione leggermente diversa: immagina una lattina da cui con una cannuccia vuoi aspirarne il liquido, che depressione devi applicare con la tua bocca per far sì che il fluido esca dalla cannuccia a velocità $v$?
In questo caso potresti applicare Bernoulli tra un punto sulla superficie del liquido dentro la lattina, che se la cannuccia è piccola possiamo considerare fermo, e un punto sulla superficie della sezione di uscita della cannuccia.
Supponiamo che sei in orbita attorno alla Terra quindi che non ci sia gravità e che le perdite nella cannuccia siano trascurabili (in questa situazione le perdite non sono altissime peraltro).
Puoi scrivere Bernouilli in questo modo:
$p_0 / rho = v^2/2 + p_d /rho$ (con $p_0$ pressione atmosferica, o meglio pressione dell'ambiente dentro la navicella spaziale
, $p_d$ pressione in prossimità dell'uscita della cannuccia e $v$ velocità di uscita del liquido dalla cannuccia.Per cui $p_d=p_0 - rho v^2/2$
come vedi per fare il calcolo il termine cinetico è negativo e infatti per far uscire il liquido devi generare all'uscita della cannuccia una pressione più bassa della pressione ambiente.
Questo è simile a quello che il libro pensa di fare nel terzo caso famoso, benché in quel caso come ti dicevo Bernouilli non sarebbe applicabile a rigore.
Per quanto riguarda le altre cose che dici, è vero che il tubicino è piccolo , ma per quanto sia piccolo dietro la cannuccia orizzontale, cioè davanti alla sezione di ingresso del tubicino per capirsi (a valle del flusso), comunque si formerebbero dei vortici seppur piccoli, questo è inevitabile, quei piccoli vortici rendono inapplicabile Bernouilli in quella forma, anche se come ti dicevo quella formula comunque può darti un'idea della depressione (alla fine il caso è vagamente simile all'esempio che ho fatto prima).
Ma tua madre cosa fa? Mastica un po' di fluidodinamica?
Comunque quei vortici li chiamerei semplicemente vortici piccoli e lascerei stare i micro vortici, la viscosità turbolenta e la turbolenza in generale.
La formazione di quei piccoli vortici infatti si ha sempre a qualunque velocità del flusso, e non genera un flusso turbolento in ogni caso, ma può dar luogo anche solo a vortici che restano localizzati lì.
La turbolenza è cosa diversa, e genera un flusso che varia continuamente col tempo (un flusso cioè non stazionario) in cui si hanno vortici di grandezza diversa, fino a scale molto molto piccole, micro vortici appunto, e in definitiva, da una visione macroscopica in cui si è interessati solo all'andamento medio del flusso su scale temporali più ampie di quelle delle oscillazioni generate dai vortici di piccola scala, si può pensare che l'effetto finale della turbolenza sul moto medio macroscopico è quello di aumentare la diffusione della quantità di moto nel fluido cioè la sua viscosità*, allora sì si parla di viscosità turbolenta. Ma questi argomenti temo vadano molto al di là di quello che credo ti occorre e ti è utile sapere in questo ambito.
* La viscosità di un fluido si può pensare infatti anche come una sorta di coefficiente di diffusione di quantità di moto: più alta è la viscosità più velocità diverse in una certa zona del fluido si diffondono nel resto del fluido.
Dunque. Il ragionamento della cannuccia è chiaro, ma non riesco a passare da quello al ragionamento del libro. Diversamente dal caso della cannuccia, infatti, in quello del libro non vedo come si possa prendere il termine cinetico e portarlo dall'altra parte, ottenendo il segno meno. Mi spiego meglio: Io applico Bernoulli tra l'imboccatura del catetere e una sezione un po'più in là, dove il flusso sia indisturbato. Dalla parte del catetere la velocità è nulla e la pressione e, diciamo, $p_1$. Nella sezione indisturbata abbiamo pressione $p_2$ e pure energia cinetica. Quindi devo scrivere che $p_1$ sarebbe uguale a $p_2$ più il suo termine cinetico. Eppure $p_1$ è minore di $p_2$ e il libro per questo mi scrive che $p_1$ è uguale a $p_2$ MENO il termine cinetico. Insomma, quello che voglio dire è che Bernoulli mi dice, giustamente, che la pressione deve esser più bassa dalla parte dove il fluido si muove, ma nel libro è il contrario!
Ecco, in parole povere il mio problema è che non capisco che condizioni al contorno si mettono, secondo il libro, nelle due sezioni!
Mia madre adesso sta lavorando all'-implementazione di un modello 2 kappa 2 Omega in un codice agli elementi finiti per fluidi non convenzionali. Non so bene cosa sia, e non ne so abbastanza da spiegarti qualcosa di più preciso di questa frase che praticamente ho imparato a memoria!
Spero che per te, che ne sai di fluidodinamica, significhi qualcosa, io ho capito giusto che ha a che fare con la turbolenza (in effetti molte delle cose che hai scritto me le aveva accennate anche lei in passato, leggendo ho riconosciuto i concetti, solo che mi mancano le basi per capire a fondo e quindi, per quanto sia interessata, poi me li dimentico subito... ) Adesso mia madre è in Russia, perciò non ho potuto chiedere bene a lei
Mi piacerebbe studiare queste cose ma medicina è dura e non ne ho il tempo...e poi mi mancherebbero le basi matematiche... Però la cosa del moto turbolento l'ho capita abbastanza bene adesso! Grazie
P.S. La storia della viscosità come coefficiente di diffusione è affascinante. Devo ragionarci meglio comunque...:/
Ecco, in parole povere il mio problema è che non capisco che condizioni al contorno si mettono, secondo il libro, nelle due sezioni!
Mia madre adesso sta lavorando all'-implementazione di un modello 2 kappa 2 Omega in un codice agli elementi finiti per fluidi non convenzionali. Non so bene cosa sia, e non ne so abbastanza da spiegarti qualcosa di più preciso di questa frase che praticamente ho imparato a memoria!
Spero che per te, che ne sai di fluidodinamica, significhi qualcosa, io ho capito giusto che ha a che fare con la turbolenza (in effetti molte delle cose che hai scritto me le aveva accennate anche lei in passato, leggendo ho riconosciuto i concetti, solo che mi mancano le basi per capire a fondo e quindi, per quanto sia interessata, poi me li dimentico subito... ) Adesso mia madre è in Russia, perciò non ho potuto chiedere bene a lei Mi piacerebbe studiare queste cose ma medicina è dura e non ne ho il tempo...e poi mi mancherebbero le basi matematiche...
Però la cosa del moto turbolento l'ho capita abbastanza bene adesso! Grazie P.S. La storia della viscosità come coefficiente di diffusione è affascinante. Devo ragionarci meglio comunque...:/
Ciao di nuovo lillina95,
il ragionamento della cannuccia valeva per farti vedere da dove il libro poteva aver assunto quella formula: se vuoi calcolare la depressione dovuta alla velocità puoi in pratica sottrarre il termine cinetico dalla pressione in condizioni statiche.
Nel problema in esame però come ben hai constatato le condizioni sono diverse e non è possibile identificare una linea di corrente e due punti uno a monte ed uno a valle dove applicare Bernouilli, quindi le tue perplessità sono più che giuste: niente da dire.
Da quello che capisco tua madre è una ricercatrice in fluidodinamica numerica, si occupa infatti di modelli di turbolenza per fluidi generici (non solo newtoniani). Tanto di cappello!
Se hai in famiglia una persona simile puoi chiarirti tutte le curiosità che vuoi su questi argomenti, benché il tuo percorso di studi ti porterà ad interessarti presto di altre questioni.
PS: Nel discorso della viscosità come diffusione di quantità di moto non ho specificato che mi riferivo alla viscosità cinematica, non è molto importante in realtà, ma per la precisione è così, non vorrei che poi tua madre mi rimproverasse...
il ragionamento della cannuccia valeva per farti vedere da dove il libro poteva aver assunto quella formula: se vuoi calcolare la depressione dovuta alla velocità puoi in pratica sottrarre il termine cinetico dalla pressione in condizioni statiche.
Nel problema in esame però come ben hai constatato le condizioni sono diverse e non è possibile identificare una linea di corrente e due punti uno a monte ed uno a valle dove applicare Bernouilli, quindi le tue perplessità sono più che giuste: niente da dire.
Da quello che capisco tua madre è una ricercatrice in fluidodinamica numerica, si occupa infatti di modelli di turbolenza per fluidi generici (non solo newtoniani). Tanto di cappello!
Se hai in famiglia una persona simile puoi chiarirti tutte le curiosità che vuoi su questi argomenti, benché il tuo percorso di studi ti porterà ad interessarti presto di altre questioni.
PS: Nel discorso della viscosità come diffusione di quantità di moto non ho specificato che mi riferivo alla viscosità cinematica, non è molto importante in realtà, ma per la precisione è così, non vorrei che poi tua madre mi rimproverasse...
Ariciao Faussone! Innanzitutto, prima che mi dimentichi, ti ringrazio: finalmente ho capito! In pratica gli autori del mio libro hanno ipotizzato, basandosi su esempi come quello della cannuccia, che la depressione dovesse essere dell'ordine di grandezza del termine cinetico e così l'hanno sottratto alla pressione statica. Certo che avrebbero potuto anche essere più precisi nella spiegazione, però... 
Sì, mia madre si occupa di queste cose al momento, in particolare studia i metalli liquidi usati come fluidi refrigeranti. Adesso è via perché hanno avuto un problema che provo a spiegarti.
Dunque, loro lavorano con degli apparati sperimentali fatti da barre riscaldate che vengono inserite in tubi dove scorrono questi metalli liquidi e stavano studiando come andava lo scambio termico in funzione della velocità del fluido. L'intenzione era scendere piano fino a che non arrivavano praticamente alla circolazione naturale, ma si sono accorti che c'era un piccolo range di velocità in cui lo scambio termico peggiorava inaspettatamente, e scendeva a valori molto più bassi di quelli che misuravano con la sola circolazione naturale (con la pompa spenta insomma). All'inizio hanno pensato a errori di misura, a un guasto dei sensori, addirittura che ci fossero le superfici sporche, ma poi in un altro laboratorio hanno avuto lo stesso fenomeno e allora diventava difficile che ci fossero due problemi tecnici identici! A questo punto è entrata in gioco mia madre che è il teorico del gruppo, ma nella letteratura scientifica non ha trovato menzione di questo effetto e idem i suoi colleghi nell'altro laboratorio. Ma lei non si è arresa e ha iniziato a pensare che il tipo di metallo (piombo) potesse dare un fenomeno nuovo che non si era mai visto in metalli più leggeri (la letteratura riguarda soprattutto sodio, che è usato nelle centrali nucleari, e mercurio, comodo perché è liquido in condizioni ambiente). Cerca e cerca, alla fine ha trovato degli articoli in russo che contenevano grafici uguali a quelli che risultavano a loro! Questi articoli risalivano agli anni d'oro dell'URSS, e riguardavano proprio studi con il piombo, per reattori da propulsione sottomarina! Ecco, per fartela breve ha contattato gli ormai anziani professori che avevano scritto quella roba (che non era mai stata tradotta) e adesso è là a studiare l'esperienza di questi signori. Il risultato? Pare, se ho capito bene, che le variazioni di densità di un metallo pesante liquido che viene riscaldato siano così importanti da non poter essere approssimate con il modello che solitamente si usa per i fluidi "normali" e insomma succede che in certe condizioni la velocità residua del fluido diventi uguale e contraria a quella che nascerebbe dalla circolazione dovuta a differenze di densità e insomma questo fluido va a formare uno strato immobile attaccato alla parete delle barre da raffreddare. Poi quando la velocità scende ancora, inizia a vincere la circolazione naturale e il metallo ricomincia a muoversi vicino alla parete. Ecco, quindi ora mia madre è in Russia per cercare di imparare il più possibile sul fenomeno e capire come infilare nel codice un modello di queste variazioni di densità (lei lo chiama "il termine gravitazionale") che funzioni per questi metalli pesanti. Spero si sia capito qualcosa del lavoro che fa, io stessa non ne ho che una vaghissima idea!
Quanto al farmi spiegare la fluidodinamica nel dettaglio da mia madre, uhm, ho qualche difficoltà...primo perché siamo a livelli troppo diversi. A me manca quasi del tutto la matematica che servirebbe, mi accontenterei di capire i fenomeni fisici ma a quanto ho inteso la turbolenza è proprio impossibile da spiegare in modo semplice. Fai tu che mia madre, originariamente, è un'esperta di fisica dei plasmi e di modelli fluidi dei suddetti (prima si occupava di una cosa che si chiama riconnessione magnetica, non chiedermi cosa sia!) E comunque mia madre, probabilmente, mi risponderebbe di pensare prima a studiare fisiologia, se le domandassi cose così lontane da medicina...
Bom spero di non averti annoiato con questa lunga chiacchierata!
P.S. Hai beccato il mio punto debole. Non riesco a ricordare la distinzione tra le due viscosità, cioè, so che di mezzo c'è una divisione per la densità ma non ricordo quale delle due sia la cinematica e quale la dinamica. E perché abbiano questi nomi. C'è un trucco per ricordarselo?
Innanzitutto, prima che mi dimentichi, ti ringrazio: finalmente ho capito! In pratica gli autori del mio libro hanno ipotizzato, basandosi su esempi come quello della cannuccia, che la depressione dovesse essere dell'ordine di grandezza del termine cinetico e così l'hanno sottratto alla pressione statica. Certo che avrebbero potuto anche essere più precisi nella spiegazione, però... Sì, mia madre si occupa di queste cose al momento, in particolare studia i metalli liquidi usati come fluidi refrigeranti. Adesso è via perché hanno avuto un problema che provo a spiegarti.
Dunque, loro lavorano con degli apparati sperimentali fatti da barre riscaldate che vengono inserite in tubi dove scorrono questi metalli liquidi e stavano studiando come andava lo scambio termico in funzione della velocità del fluido. L'intenzione era scendere piano fino a che non arrivavano praticamente alla circolazione naturale, ma si sono accorti che c'era un piccolo range di velocità in cui lo scambio termico peggiorava inaspettatamente, e scendeva a valori molto più bassi di quelli che misuravano con la sola circolazione naturale (con la pompa spenta insomma). All'inizio hanno pensato a errori di misura, a un guasto dei sensori, addirittura che ci fossero le superfici sporche, ma poi in un altro laboratorio hanno avuto lo stesso fenomeno e allora diventava difficile che ci fossero due problemi tecnici identici! A questo punto è entrata in gioco mia madre che è il teorico del gruppo, ma nella letteratura scientifica non ha trovato menzione di questo effetto e idem i suoi colleghi nell'altro laboratorio. Ma lei non si è arresa e ha iniziato a pensare che il tipo di metallo (piombo) potesse dare un fenomeno nuovo che non si era mai visto in metalli più leggeri (la letteratura riguarda soprattutto sodio, che è usato nelle centrali nucleari, e mercurio, comodo perché è liquido in condizioni ambiente). Cerca e cerca, alla fine ha trovato degli articoli in russo che contenevano grafici uguali a quelli che risultavano a loro! Questi articoli risalivano agli anni d'oro dell'URSS, e riguardavano proprio studi con il piombo, per reattori da propulsione sottomarina! Ecco, per fartela breve ha contattato gli ormai anziani professori che avevano scritto quella roba (che non era mai stata tradotta) e adesso è là a studiare l'esperienza di questi signori. Il risultato? Pare, se ho capito bene, che le variazioni di densità di un metallo pesante liquido che viene riscaldato siano così importanti da non poter essere approssimate con il modello che solitamente si usa per i fluidi "normali" e insomma succede che in certe condizioni la velocità residua del fluido diventi uguale e contraria a quella che nascerebbe dalla circolazione dovuta a differenze di densità e insomma questo fluido va a formare uno strato immobile attaccato alla parete delle barre da raffreddare. Poi quando la velocità scende ancora, inizia a vincere la circolazione naturale e il metallo ricomincia a muoversi vicino alla parete. Ecco, quindi ora mia madre è in Russia per cercare di imparare il più possibile sul fenomeno e capire come infilare nel codice un modello di queste variazioni di densità (lei lo chiama "il termine gravitazionale") che funzioni per questi metalli pesanti. Spero si sia capito qualcosa del lavoro che fa, io stessa non ne ho che una vaghissima idea! Quanto al farmi spiegare la fluidodinamica nel dettaglio da mia madre, uhm, ho qualche difficoltà...primo perché siamo a livelli troppo diversi. A me manca quasi del tutto la matematica che servirebbe, mi accontenterei di capire i fenomeni fisici ma a quanto ho inteso la turbolenza è proprio impossibile da spiegare in modo semplice. Fai tu che mia madre, originariamente, è un'esperta di fisica dei plasmi e di modelli fluidi dei suddetti (prima si occupava di una cosa che si chiama riconnessione magnetica, non chiedermi cosa sia!) E comunque mia madre, probabilmente, mi risponderebbe di pensare prima a studiare fisiologia, se le domandassi cose così lontane da medicina...
Bom spero di non averti annoiato con questa lunga chiacchierata!
P.S. Hai beccato il mio punto debole. Non riesco a ricordare la distinzione tra le due viscosità, cioè, so che di mezzo c'è una divisione per la densità ma non ricordo quale delle due sia la cinematica e quale la dinamica. E perché abbiano questi nomi. C'è un trucco per ricordarselo?
Ciao lillina95.
Confesso che questo scambio di messaggi con te mi sta sorprendendo sempre di più, tanto che più di una volta leggendo ho pensato: "ma dietro questa lillina si nasconde qualcun altro che mi sta prendendo in giro, esisterà veramente lillina95?".
La sorpresa intendiamoci è in senso positivo. Normalmente la maggior parte di chi studia facoltà lontane da Matematica e soprattutto Fisica e Ingegneria, interviene qui sul forum per risolvere dubbi finalizzati al superamento di un qualche esame marginale del proprio corso di laurea.
Tu invece mostri una curiosità e un senso critico che trovo molto positivo e che ti sarà certo utile andando avanti con i tuoi studi e magari più avanti, ti auguro, nel tuo lavoro.
L'altra cosa, per me ancora più sorprendente forse, è la descrizione che hai fatto del lavoro di cui si occupa tua madre: la maggior parte dei figli di un genitore del genere, tende dall'età adolescenziale fino alla maturità o a non interessarsi e quasi a snobbare il lavoro del genitore e a scegliere una strada completamente diversa, oppure, anche seguendo la strada del genitore a rimanerne a debita distanza, senza interessarsi troppo dei dettagli.
La tua posizione va al di là di questo: hai scelto di studiare qualcosa di diverso da tua madre, ma non hai rinunciato a incuriosirti e a informarti sui dettagli del suo lavoro, tanto da saperli riassumere piuttosto bene (quello che hai scritto è infatti qualcosa che ha senso e che peraltro mi pare già di aver orecchiato).
Credo che tua madre sia molto contenta di poter parlare con te di queste cose e del fatto che tu ascolti e ragioni su quelle questioni, benché siano argomenti non troppo vicini al corso degli studi che hai scelto.
Mi riesce difficile quindi credere che tua madre ti scoraggerebbe se le facessi domande simili a quella che hai posto qui, certo forse ti direbbe di non esagerare a voler capir tutto nei particolari perché rischieresti di perderti e di perdere di vista il sentiero che hai scelto di seguire negli studi (questo è a volte uno degli errori che alcuni fanno quando iniziano l'università, opposto alla superficialità e meno grave, ma a volte altrettanto dannoso), però le domande poste qui sono molto ragionevoli e lontane da questo rischio.
Per quanto riguarda la turbolenza è vero che è un argomento ostico, ma comunque, come tutto, è sempre possibile darne una descrizione di massima anche a chi non ha basi matematiche per andare nei dettagli. Certo oltre un certo punto non si può arrivare, ma la curiosità va sempre incoraggiata (nei limiti della parentesi di prima).
In bocca al lupo quindi e continua a coltivare una giusta curiosità e senso critico!
PS: Riguardo alle viscosità non preoccuparti non è così grave. Per distinguerle io tengo a mente che la viscosità dinamica è legata in qualche modo ad una forza (da lì il termine dinamico) infatti, detta alla buona, è tanto più grande quanto più un fluido si oppone ad una forza di taglio, mentre la viscosità cinematica è più legata al discorso di diffusività che dicevo prima, le sue unità di misura sono quelle di una diffusività ($m^2 /s$) infatti...
Come ulteriore spunto tieni conto che tra due fluidi quello che ha viscosità dinamica più alta è quello che posto tra due lastre richiede più forza per far scorrere le due piastre l'una rispetta all'altra alla stessa velocità, mentre quello che ha viscosità cinematica più alta è quello che investendo una lastra piana con velocità parallela alla lastra risentirà degli effetti della lastra a più grande distanza (in termini di velocità del fluido in zone a pari distanza dalla piastra).
Per alcune coppie di fluidi chi ha più alta l'una ha più alta pure l'altra, per altri no (tipo acqua e aria, l'acqua ha viscosità dinamica più alta, ma viscosità cinematica più bassa).
Confesso che questo scambio di messaggi con te mi sta sorprendendo sempre di più, tanto che più di una volta leggendo ho pensato: "ma dietro questa lillina si nasconde qualcun altro che mi sta prendendo in giro, esisterà veramente lillina95?".
La sorpresa intendiamoci è in senso positivo. Normalmente la maggior parte di chi studia facoltà lontane da Matematica e soprattutto Fisica e Ingegneria, interviene qui sul forum per risolvere dubbi finalizzati al superamento di un qualche esame marginale del proprio corso di laurea.
Tu invece mostri una curiosità e un senso critico che trovo molto positivo e che ti sarà certo utile andando avanti con i tuoi studi e magari più avanti, ti auguro, nel tuo lavoro.
L'altra cosa, per me ancora più sorprendente forse, è la descrizione che hai fatto del lavoro di cui si occupa tua madre: la maggior parte dei figli di un genitore del genere, tende dall'età adolescenziale fino alla maturità o a non interessarsi e quasi a snobbare il lavoro del genitore e a scegliere una strada completamente diversa, oppure, anche seguendo la strada del genitore a rimanerne a debita distanza, senza interessarsi troppo dei dettagli.
La tua posizione va al di là di questo: hai scelto di studiare qualcosa di diverso da tua madre, ma non hai rinunciato a incuriosirti e a informarti sui dettagli del suo lavoro, tanto da saperli riassumere piuttosto bene (quello che hai scritto è infatti qualcosa che ha senso e che peraltro mi pare già di aver orecchiato).
Credo che tua madre sia molto contenta di poter parlare con te di queste cose e del fatto che tu ascolti e ragioni su quelle questioni, benché siano argomenti non troppo vicini al corso degli studi che hai scelto.
Mi riesce difficile quindi credere che tua madre ti scoraggerebbe se le facessi domande simili a quella che hai posto qui, certo forse ti direbbe di non esagerare a voler capir tutto nei particolari perché rischieresti di perderti e di perdere di vista il sentiero che hai scelto di seguire negli studi (questo è a volte uno degli errori che alcuni fanno quando iniziano l'università, opposto alla superficialità e meno grave, ma a volte altrettanto dannoso), però le domande poste qui sono molto ragionevoli e lontane da questo rischio.
Per quanto riguarda la turbolenza è vero che è un argomento ostico, ma comunque, come tutto, è sempre possibile darne una descrizione di massima anche a chi non ha basi matematiche per andare nei dettagli. Certo oltre un certo punto non si può arrivare, ma la curiosità va sempre incoraggiata (nei limiti della parentesi di prima).
In bocca al lupo quindi e continua a coltivare una giusta curiosità e senso critico!
PS: Riguardo alle viscosità non preoccuparti non è così grave. Per distinguerle io tengo a mente che la viscosità dinamica è legata in qualche modo ad una forza (da lì il termine dinamico) infatti, detta alla buona, è tanto più grande quanto più un fluido si oppone ad una forza di taglio, mentre la viscosità cinematica è più legata al discorso di diffusività che dicevo prima, le sue unità di misura sono quelle di una diffusività ($m^2 /s$) infatti...
Come ulteriore spunto tieni conto che tra due fluidi quello che ha viscosità dinamica più alta è quello che posto tra due lastre richiede più forza per far scorrere le due piastre l'una rispetta all'altra alla stessa velocità, mentre quello che ha viscosità cinematica più alta è quello che investendo una lastra piana con velocità parallela alla lastra risentirà degli effetti della lastra a più grande distanza (in termini di velocità del fluido in zone a pari distanza dalla piastra).
Per alcune coppie di fluidi chi ha più alta l'una ha più alta pure l'altra, per altri no (tipo acqua e aria, l'acqua ha viscosità dinamica più alta, ma viscosità cinematica più bassa).
Ti ringrazio per le tue parole e la tua gentilezza! Spero anche io di riuscire a mantenere un buon equilibrio tra curiosità "extra" e senso pratico. A volte è difficile, è vero...hai detto bene, io sono proprio una di quegli studenti che rischiano di perdere tempo per eccessiva pignoleria! Pochi giorni fa volevo assolutamente capire come si otteneva il potenziale di una cellula cardiaca in un punto generico della superficie del corpo...per fortuna ci ha pensato la matematica a fermarmi.
Ci hai preso anche riguardo a ciò che mi direbbe mia madre..mi conosce e cerca di non farmi uscire dal seminato.
Il fatto è che quando sento i miei raccontare del loro lavoro, mi sembra di assistere a un film emozionante, e capisco bene perché loro sono molto bravi a spiegare omettendo tecnicismi eccessivi, se vogliono. Però, il problema dall'avere genitori del genere è anche quello...rischi di idealizzare il loro lavoro, se ti piace, e di vederne solo i momenti belli. I miei, devo ammettere, sono stati bravissimi a farmi capire che non ci sino solo i riconoscimenti, i successi, i viaggi e le esperienze in giro per il mondo, ma anche e anzi in maggior misura gli anni di studi che non approdano a nulla di concreto, le notti insonni sulla teoria, le parti noiose che è sbagliato delegare ai dottorandi interamente, le liti con gli sperimentali che non hanno voglia o soldi per fare ciò che ti servirebbe e addirittura le guerre con gli altri gruppi di ricerca per cui vorresti confrontarti con un vecchio compagno di studi ma non puoi.
Ecco, io vivrei molto male tutto ciò, quindi ho scelto medicina, e non entrerò mai in ricerca, ne uscirei con la camicia di forza dopo poco. Quindi continuerò a vivere come un film le avventure dei miei e a leggere libri di ottima divulgazione, ma non credo andrò mai oltre le competenze di qualcuno che ha fatto gli esami di fisica generale.
Crepi il lupo per i miei studi, fisiologia è dura e sicuramente tornerò presto qui con altre domande!
Ci hai preso anche riguardo a ciò che mi direbbe mia madre..mi conosce e cerca di non farmi uscire dal seminato.
Il fatto è che quando sento i miei raccontare del loro lavoro, mi sembra di assistere a un film emozionante, e capisco bene perché loro sono molto bravi a spiegare omettendo tecnicismi eccessivi, se vogliono. Però, il problema dall'avere genitori del genere è anche quello...rischi di idealizzare il loro lavoro, se ti piace, e di vederne solo i momenti belli. I miei, devo ammettere, sono stati bravissimi a farmi capire che non ci sino solo i riconoscimenti, i successi, i viaggi e le esperienze in giro per il mondo, ma anche e anzi in maggior misura gli anni di studi che non approdano a nulla di concreto, le notti insonni sulla teoria, le parti noiose che è sbagliato delegare ai dottorandi interamente, le liti con gli sperimentali che non hanno voglia o soldi per fare ciò che ti servirebbe e addirittura le guerre con gli altri gruppi di ricerca per cui vorresti confrontarti con un vecchio compagno di studi ma non puoi.
Ecco, io vivrei molto male tutto ciò, quindi ho scelto medicina, e non entrerò mai in ricerca, ne uscirei con la camicia di forza dopo poco.
Quindi continuerò a vivere come un film le avventure dei miei e a leggere libri di ottima divulgazione, ma non credo andrò mai oltre le competenze di qualcuno che ha fatto gli esami di fisica generale. Crepi il lupo per i miei studi, fisiologia è dura e sicuramente tornerò presto qui con altre domande!
Letto adesso il P.S.
"Illuminante"è dire poco...grazie grazie grazie! Da sola non ci sarei mai arrivata anche perché fino a qualche giorno fa non sapevo l'analogia con la diffusività. Veramente questa cosa mi pungolava come una verruca sulla pianta del piede. Studiavo, e dopo un po' di tempo non le distinguevo più, anzi se provavo a ragionarci tendevo a ricordare come cinematica quella dinamica!
Sono anche contenta perché finalmente l'aver imparato cosa sia uno sforzo di taglio mi serve a qualcosa! Finora era classificato come pomeriggio perso, un giorno che mi ero messa in testa di capire come sono fatte le leggi di conservazione in fluidodinamica (al di là della dimostrazione da liceo di fisica). Naturalmente fermata dalla matematica dopo mezza pagina.
"Illuminante"è dire poco...grazie grazie grazie! Da sola non ci sarei mai arrivata anche perché fino a qualche giorno fa non sapevo l'analogia con la diffusività.
Veramente questa cosa mi pungolava come una verruca sulla pianta del piede. Studiavo, e dopo un po' di tempo non le distinguevo più, anzi se provavo a ragionarci tendevo a ricordare come cinematica quella dinamica!Sono anche contenta perché finalmente l'aver imparato cosa sia uno sforzo di taglio mi serve a qualcosa! Finora era classificato come pomeriggio perso, un giorno che mi ero messa in testa di capire come sono fatte le leggi di conservazione in fluidodinamica (al di là della dimostrazione da liceo di fisica). Naturalmente fermata dalla matematica dopo mezza pagina.
Bene lillina!
Lieto di esserti stato utile.
Mi piace leggere i tuoi commenti e riflessioni, è confortevole constatare l'intelligenza, in senso lato, e maturità di una (lillina più probabile sia femminile) diciannovenne (ritengo pure probabile che 95 sia il tuo anno di nascita): mi rende ottimista
Ciao e ...alla prossima.
Lieto di esserti stato utile.
Mi piace leggere i tuoi commenti e riflessioni, è confortevole constatare l'intelligenza, in senso lato, e maturità di una (lillina più probabile sia femminile) diciannovenne (ritengo pure probabile che 95 sia il tuo anno di nascita): mi rende ottimista
Ciao e ...alla prossima.
"95" sono il giorno e il mese di nascita, ho quasi 21 anni! 19 anni e già al secondo anno di medicina vorrebbe dire essere un genio (o a scelta una gran raccomandata ), io invece sono una comune 20enne un po' logorroica che ha scelto un matrimonio tranquillo con la medicina piuttosto che una storia spacca ossa con la fisica!!
A presto! (cioè al mio prossimo problema).
), io invece sono una comune 20enne un po' logorroica che ha scelto un matrimonio tranquillo con la medicina piuttosto che una storia spacca ossa con la fisica!! A presto!
(cioè al mio prossimo problema).
Non conosco per nulla gli esami di un corso di laurea in medicina, non sapevo che fisiologia fosse al secondo anno.
Va be' almeno sul fatto che sei di sesso femminile c'ho preso.
Comunque 19 o 21 non fa molta differenza* rispetto a quello che ho detto prima.
* ...soprattutto per me che avevo circa i tuoi anni di adesso quando sei nata (siamo quasi gemelli comunque: io sono del 12)
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