Una sfera di diametro 10 cm è spinta in un
Categoria: FISICA |
Testo del Quesito:
Una sfera di diametro 10 cm è spinta in un fluido alla velocità costante di 2,0 m/s. La forza di attrito viscoso esercitata dal fluido sulla sfera vale 1,6 x 10^-1 N.
1. Calcola il coefficiente di viscosità del fluido.
2. Di quale fluido potrebbe trattarsi?
Introduzione all’Argomento:
La fluidodinamica è la branca della meccanica dei fluidi che studia il moto dei fluidi e le cause che lo determinano. Essa si contrappone alla fluidostatica, pertanto è necessario introdurre nuovi concetti e nuove formule per risolvere gli esercizi (es. equazione di Bernoulli, equazione di continuità,…) e determinare le diverse proprietà del fluido che si sta analizzando (tra cui la velocità, la pressione, la densità o la temperatura). Per quanto possa sembrare “lontana” dalla nostra esperienza quotidiana, in realtà la fluidodinamica è una materia estremamente presente che ci aiuta a comprendere numerosi aspetti di idraulica, aerodinamica e discipline simili in cui ci imbattiamo ogni giorno.
Analisi dell’Esercizio:
In questo esercizio vi è una sfera di diametro 10 cm che è spinta in un fluido ad una certa velocità. Noto il valore della forza di attrito viscoso, è possibile determinare il coefficiente di viscosità del fluido partendo dalla legge di Stokes e facendone la formula inversa. Confrontando il valore trovato con quelli presenti nelle tabelle scolastiche è lecito supporre che il fluido in questione sia olio d’oliva.
Risoluzione dell’Esercizio:
Determino il coefficiente di viscosità del fluido partendo dalla legge di Stokes:
$$F_v=6\pi\eta rv$$
da cui:
$$\eta
=
\frac{F_v}{6\pi r v}
=
\frac{1,6\times10^{-1}N}{6\pi \times0,05m\times2,0\frac{m}{s}}
=$$
$$=
8,5\times10^{-2}Pa\cdot s$$
Confrontando il valore trovato con quelli presenti sulle tabelle scolastiche posso supporre che si tratti di olio di oliva.
