Sforzi di taglio in un fluido: determinazione del verso e precisazione sulla definizione.

[AndrewX1]

Salve!

Nel completare un primo ripasso di fluidodinamica non ho potuto fare a meno di notare che, quando si analizzano situazioni in cui sono presenti sforzi di taglio su un elemento di volume di fluido, non mi viene mai detto nulla sul verso che hanno gli sforzi di taglio. Invece si specifica giustamente ogni volta come lo sforzo normale di pressione agisce sempre “contro” la superficie considerata.

Ad esempio:






Come mai i tao sono in quel verso?
Ora, io so che gli sforzi di taglio si oppongo allo scorrere del fluido (attrito viscoso). Quindi dovrei andare a considerare il moto relativo tra due strati adiacenti come quando considero l’attrito tra due solidi? Mi pare però un po’ “oneroso” per un fluido... c’è quindi una ragione per cui quelli sono i versi (foto) oppure se ne dà uno “ipotetico”, senza troppa importanza, perché tanto se viene negativo vuol dire che è in verso opposto?

Inoltre, visto che è legato a questo, vorrei chiarire un aspetto della definizione di fluido. Come ben noto esso è una sostanza che, soggetta a sforzi di taglio, si deforma e continua a deformarsi indipendentemente dalla sua intensità. Dunque è evidente che lo sforzo causa la deformazione (Angolare) del fluido.
Ecco questo fatto mi sembra che sia un po’ in contrasto col dire che lo sforzo di taglio rappresenta allo stesso tempo l’attrito interno del fluido.... come può l’attrito far muovere un fluido?
in particolare questo problema mi è nato nel considerare un fluido inizialmente in quiete tra due lastre, su cui poi applico una forza tangenziale (su quella superiore). questa causerà la deformazione del fluido (sforzo di taglio) ma non vedo come possa esse considerato un attrito visto che è una forza esterna...

[Shackle]

Prendi un elemento di volume parallelepipedo in un flusso laminare, prossimo a una superficie. La faccia del volume più vicina alla superficie sarà soggetta a una forza che tende a rallentare il volume; la faccia più lontana sarà soggetta a una forza che tende ad accelerarlo. La situazione è analoga a quella a cui hai accennato per i solidi, perché ti sembra onerosa per un fluido? Dopotutto , esso è considerato un mezzo continuo nella fluidodinamica, la differenza rispetto ad un corpo solido, sia pure deformabile come si studia in teoria dell’elasticità, è la non resistenza a sforzi di taglio.
Perché ti meraviglia che una forza di attrito possa causare il moto? Chi spinge in avanti la ruota motrice della bicicletta, o te quando cammini? Prova a camminare sul ghiaccio...
Hai mai fatto l’esercizio di meccanica, con due blocchi uno sull’altro, attrito tra di loro, e una forza esterna che spinge uno solo dei due?

PEr curiosità , quale libro é quello da cui hai preso le immagini ?

[AndrewX1]

Grazie, quel che mi dici mi torna: considerando il moto relativo tra due lastre adiacenti stabilisco il verso dell’attrito. Vicino alla parete quindi è rallentata e in prossimità dell’asse accelerata.
Ma allora i versi della seconda foto sono errati? Perché ragionando in questi termini mi tornano esattamente i versi opposti... (il testo si chiama introduction to fluid mechanics di Fox).

Per l’altro discorso niente da obiettare, in effetti è vero.
L’esempio dei due blocchi non l’ho mai fatto ma così su due piedi direi che il primo blocco, con la forza esterna diciamo orizzontale, è messo in moto da essa.
Il secondo blocco, come risultante delle forze esterne in direzione orizzontale ha solo la forza di attrito scambiata tra i due blocchi, che causa dunque il suo moto. Se non ci fosse stato attrito non si sarebbe mossa ma sarebbe “scivolata”.