Sforzo di taglio fluidi

[Dracmaleontes]

Buongiorno, stavo studiando la meccanica dei fluidi e mi si è presentato il concetto di sforzo di taglio. A livello matematico/vettoriale ho capito di cosa stiamo parlando, ma a livello reale/fisico no, qualcuno può aiutarmi a capire di cosa si tratta?

[mgrau]

Si tratta della viscosità. E' quel che fa sì che un fluido in un canale sia più veloce al centro che ai bordi.

[Sk_Anonymous]

Gli sforzi di taglio in un fluido sono come la forza di attrito tra due superfici di corpi solidi in moto relativo. Per far avanzare una nave, occorre un bel motore che trasmette energia a un’elica , e buona parte di questa energia serve per vincere la resistenza di attrito che la nave incontra nel suo moto. In questo esempio, ci sono anche altre forme di resistenza del mezzo, dovute alla forma del corpo, alla formazione di onde, alla formazione di vortici, della scia...

[Dracmaleontes]

Quindi questi sforzi di taglio sarebbero una specie di forze di attrito che si generano, ad esempio, quando un corpo attraversa un liquido in direzione tangenziale ad esso?

[Sk_Anonymous]

Si. Un corpo che si muove in un fluido lo taglia spostandolo.

[Dracmaleontes]

Nel caso in cui il fluido sia in movimento, le molecole stesse possono esercitare sforzi di taglio?

[Sk_Anonymous]

Sì certo, tutti i moti sono relativi, se è questo che intendi.

[Dracmaleontes]

Intendo che le molecole si muovono una rispetto all'altra. E se invece si muovessero tutte alla stessa velocità o se fossero tutte ferme non si avrebbe sforzo di taglio?

[Sk_Anonymous]

"Dracmaleontes":Buongiorno, stavo studiando la meccanica dei fluidi e mi si è presentato il concetto di sforzo di taglio. A livello matematico/vettoriale ho capito di cosa stiamo parlando, ma a livello reale/fisico no, qualcuno può aiutarmi a capire di cosa si tratta?

Sei sicuro di aver capito di che cosa si sta parlando ?

In un fluido in quiete, anche reale, (cioè non perfetto), quindi viscoso, non ci sono sforzi di taglio. Naturalmente la quiete, come il moto, è relativa a un certo riferimento. Per ipotesi assumiamo che il riferimento sia inerziale, ma non è detto. Ci può essere fluido in equilibrio relativo in un riferimento accelerato rispetto ad un OI .
Qui ci sono alcuni esempi di liquido in equilibrio relativo :

https://www.matematicamente.it/forum/vi ... 0#p8463516

Non stai scrivendo giusto per scherzare, vero ?

[Dracmaleontes]

Perchè dovrei scherzare scusa? Era solo un semplice chiarimento. Provo a spiegarmi meglio con un esempio:
Consideriamo un fluido all'interno di un tubo (considerato come un sistema di riferimento inerziale), se il fluido è fermo rispetto al tubo non ci sono sforzi di taglio, giusto? Ora mi chiedevo e se tutte le molecole del fluido si muovessero di una velocità costante rispetto al tubo? (in modo tale che non si possano "sovrapporre")

[Sk_Anonymous]

"Dracmaleontes":Perchè dovrei scherzare scusa? Era solo un semplice chiarimento.

Mi è venuto il dubbio poiché affermi di aver capito che cosa succede da un punto di vista matematico ma non fisico, e non posso rendermi conto di come sia possibile. Sai, qui spesso capitano dei tipi il cui unico scopo è giocare, per non dire di peggio... Ok, andiamo avanti.

Provo a spiegarmi meglio con un esempio:
Consideriamo un fluido all'interno di un tubo (considerato come un sistema di riferimento inerziale), se il fluido è fermo rispetto al tubo non ci sono sforzi di taglio, giusto?

Giusto.

Ora mi chiedevo e se tutte le molecole del fluido si muovessero di una velocità costante rispetto al tubo? (in modo tale che non si possano "sovrapporre")

Questa situazione fisica non può mai realizzarsi per un fluido reale . Solo se immagini un fluido perfetto, in cui è nulla la viscosità , puoi avere in una sezione trasversale del tubo le molecole che si muovono alla stessa velocità, sia a contatto della superficie interna del tubo che in altri punti della sezione trasversale. Nel caso di un fluido reale, è sempre presente la viscosità newtoniana (lasciamo stare altri tipi di fluidi), per cui il profilo di velocità è questo, in regime laminare :



a contatto con la parete, le molecole sono ferme; la velocità aumenta verso l’asse del tubo. In assenza di fenomeni turbolenti ( ma non vorrei complicare troppo le cose) , i filetti fluidi scorrono paralleli, il regime è laminare, non c’è alcun mescolamento di molecole con velocità diverse. Ma è una situazione del tutto teorica. In realtà c’è la viscosità , che è forza di attrito tra un filetto e quello adiacente. Ma il concetto di viscosità newtoniana lo hai studiato? Qui c’è qualche link :

http://ishtar.df.unibo.it/mflu/html/viscosita.html
http://ishtar.df.unibo.it/mflu/html/corrvisc.html

Conviene anche dare una occhiata all’indice. Leggi pure questa discussione:

https://www.matematicamente.it/forum/vi ... 1#p8443663

e questa voce di Wikipedia :

https://it.m.wikipedia.org/wiki/Viscosità

[Dracmaleontes]

Ok ora credo di aver capito ciò che intendi. Scusa se sembravo addirittura un fake ma questi aspetti, come ad esempio la viscosità newtoniana, non sono stati trattati nel mio corso, ed alcuni altri che hai citato solo parzialmente e quindi facevo faticare a capire alcune cose. Ora mi è chiaro, grazie.