Il fluido è stato preparato unendo 3 parti di amido di mais e 2 di acqua.
Un fluido non newtoniano è un fluido la cui viscosità non ha un valore ben definito ma varia a seconda della sollecitazione. L'applicazione di una forza, in questo caso attraverso un subwoofer, fa sì che il fluido risponda in modo rigido alle sollecitazioni. Maggiore è la forza, più risulta evidente questo tipo di reazione.
Nei momenti in cui la musica si interrompe e con essa la sollecitazione, il fluido torna a reagire come tale.
La fiamma
Matteo Colella
La candela è un oggetto molto antico che ha avuto nei secoli una sua evoluzione nei materiali di produzione e nella sua costruzione. La candela rimane un oggetto apprezzato ed usato in tutto il mondo. Le candele sono costituite essenzialmente da uno stoppino e da un elemento tra paraffina, stearina, oppure una miscela di entrambe o dalla cera d’api. La paraffina è sostanzialmente una miscela di idrocarburi o di alcani. Per stoppino della candela si usa un insieme di fili di cotone intrecciati, questo ha la funzione di portare per capillarità la cera fusa alla fiamma della candela.
La cera è il vero combustibile della candela. Lo stoppino caldo scioglie la cera intorno, la cera liquida sale per capillarità nello stoppino dove brucia con la caratteristica fiamma gialla dalla tipica e familiare forma conica vuota all’interno, la parte più calda raggiunge i 1400 gradi centigradi e nel caso di paraffina, il colore è blu, nella parte più interna ii colore è tendente al rosso, in tal caso si hanno circa 800 gradi centigradi. La cera per effetto del calore passa allo stato liquido e poi in vapore facilmente infiammabile, i gas generati alimentano la fiamma. Via via che la cera si consuma la parte più alta dello stoppino, non si impregna più di cera e si consuma bruciando.
Ma perché la fiamma ha proprio una forma conica? Questo è dovuto principalmente alla forza di gravità; in assenza di questa la fiamma brucerebbe regolarmente, più lentamente rispetto a quanto accade sulla Terra e con un’intensa colorazione blu.
In assenza di gravità la fiamma assumerebbe una geometria a palla e non salirebbe verso l’alto con una forma allungata. Perché accade questo? Sulla Terra, l’aria che sta intorno alla fiamma, e la alimenta, scende verso il basso attratta dalla forza di gravità. Man mano che arriva nelle vicinanze della fiamma si riscalda, diventa più leggera e sale verso l’alto.
Interviene anche Archimede, infatti nella stessa direzione va l’ossido di carbonio caldo prodotto dalla combustione. Essendo entrambi più leggeri dell’aria circostante, per il principio di Archimede salgono vincendo la forza di gravità. In manca della forza di gravità, il principio di Archimede non vale più, l’aria arriva alla fiamma da ogni direzione e anche l’ossido di carbonio lascia la fiamma in ogni direzione, dandole la forma rotonda.
La tromba d'aria
Simone Pasini
Nell'immagine si può vedere un piccola tromba marina con alcuni spruzzi d'acqua sottostanti e sullo sfondo si può notare un principio di formazione di un'altra tromba d'aria (poi interrotto). Inizialmente si forma una nube a imbuto chiamata "funnel cloud" diretta verso la superficie del mare. Il fenomeno è causato dall'elevata temperatura della superficie marina, che può fornire notevole energia a piccoli sistemi nuvolosi portando al contrasto aria calda ascendente (marina) e aria fredda discendente (della perturbazione), dando quindi origine a moti vorticosi favoriti anche dall'assenza di corrugamenti e ostacoli in mare. L'imbuto, che può essere molto sottile, appare spesso cavo: al centro del vortice la pressione raggiunge valori bassissimi, ed è proprio il dislivello di pressione tra il centro e la periferia del vortice (dell'ordine degli hPa) a risucchiare aria e acqua verso l'interno e a costringerla a girare intorno al centro di bassa pressione, con velocità elevate. Il vortice di spruzzi risale lungo l'imbuto, e spesso, muovendosi, crea una scia sull'acqua e un treno di onde. Dopo qualche minuto l'imbuto e il vortice di schiuma e spruzzi cominciano a dissiparsi allorché il flusso di aria calda nella tromba diminuisce. Il dissolvimento in questo caso è avvenuto probabilmente a causa del contatto con la terraferma (la diga) con conseguente mancanza di vapore acqueo sufficiente unito all'attrito con il suolo e con gli oggetti. In una tromba marina possiamo individuare due zone: una più interna nel cuore dell'imbuto che possiamo modellare come una rotazione rigida, rotazionale e inviscida, mentre la zona esterna può essere approssimata ad un vortice di circolazione. Quindi all'interno possiamo applicare l'equazione di Eulero mentre all'esterno essendo irrotazionale si può applicare Bernoulli. Quindi all'esterno la pressione aumenta con il diminuire della velocità per tornare al valore di pressione normale lontano dalla tromba marina, mentre all'interno basta integrare l'equazione di Eulero per trovare il campo di pressione, siccome possiamo individuare un piano a quota fissata dove abbiamo solo velocità tangenziale, arriviamo quindi a trovare nel centro della tromba d'aria che la pressione dipende solo dalla forza centripeta delle particelle fluide.
Bolle
Eugenia Bozano Gandolfi
Una bolla di sapone è formata da una pellicola molto sottile che
circonda un volume di aria.
Spesso rimangono di forma sferica solo per pochi secondi, poi o
scoppiano da sé o dopo il contatto con altri oggetti in grado di assorbire
il liquido che le circonda.
Molti pensano che il sapone aumenti la
tensione superficiale
dell’acqua, ma ciò non è vero, anzi, ne decrementa la
tensione
superficiale
a 1/3.
Quando una bolla ne incontra un’altra , il risultato è sempre quello di
totale condivisione .
Le bolle cercano sempre di ridurre al minimo la superficie, e quindi, al
loro contatto, si fonderanno per condividere una parete comune.
Nella foto in alto si può notare una bolla più grande che contiene bolle
più piccole.
Nella
successiva
immagine, le
bolle più
piccole dopo
qualche
secondo,
sfiorando la
superficie
della bolla grande, che le contiene, si fondono.
In questo secondo caso, essendo di dimensioni diverse, la bolla più
piccola, in cui è presente una maggior quantità di pressione interna,
diventerà un rigonfiamento nella bolla più grande.
Elementi utilizzati:
-
bolle di sapone (fatte in casa con acqua, sapone per piatti, glicerina e
zucchero a velo q.b e lasciate riposare 48h).
Non ho utilizzato la miscela classica (utilizzata dai bambini) perché le
bolle che ottenevo scoppiavano subito, erano poco resistenti.
Grazie a sostanze come lo zucchero a velo e la glicerina (che può anche
non essere utilizzata) le bolle ottenute erano, invece, più resistenti.
-
cannuccia (imbevuta nella miscela)
-
erogatore per bolle
Effetto Coanda
Matteo Passalacqua
L'effetto Coanda è un fenomeno che si verifica per un fluido che scorre a ridosso di un solido incurvato, e consiste nell'adesione di tale fluido al solido, al punto di copiarne la forma.
Questo avviene poichè l'attrito che la superficie esercita tende a rallentare le particelle di fluido più vicine ad essa, e di conseguenza le particelle più esterne, a causa di attrazioni intermolecolari, cambiano direzione verso quelle più interne al centro di curvatura, e allo stesso tempo rallentano.
Tale fenomeno è dovuto ad alcuni fattori correlati, cioè l'accelerazione del fluido sulla superficie, la conseguente diminuzione di pressione (fino a pressioni inferiori a quella atmosferica) e l'attrazione che tale gradiente di pressione esercita sulle particelle fluide.
Come conseguenza finale, il flusso aderisce alla superficie convessa e prosegue il suo moto dopo il distacco, che avviene quando i fenomeni viscosi nello strato limite creano un aumento di pressione fino al valore atmosferico.
Il fenomeno descritto può essere dimostrato analiticamente integrando le equazioni di Eulero in direzione ortogonale alle linee di flusso; si ottiene un'espressione che lega il gradiente di pressione radiale al quadrato della velocità del fluido fratto il raggio di curvatura:
quest'ultima è l'espressione della forza centripeta (per unità di volume). Concretamente ciò significa che la pressione aumenta allontanandosi dal centro di curvatura, spingendo dunque il fluido verso di esso.
Tale effetto è stato largamente studiato e viene sfruttato in alcune applicazioni energetiche, come nella turbina di Tesla, e propulsive, quale la particolare disposizione dei reattori sul velivolo Antonov An-72.
Il volo del gabbiano
Marika Daneri
L'accensione alternativa
Emanuele Conti
L'esperimento consiste nell’accensione di una candela senza che si venga a contatto fisicamente con lo stoppino.
Come prima passo si accende la candela tramite la metodologia comune, ovvero si avvicina allo stoppino una sorgente di fiamma per far sì che avvenga la combustione. Dopodiché passati alcuni istanti si procede a spegnerla e si nota la formazione di una colonna di fumo ascensionale verticale sopra lo stoppino, la quale essendo a tutti gli effetti cera vaporizzata, se avvicinata da un'altra fonte di fiamma, nel nostro caso un'altra candela accesa, provoca l'accensione della candela principale senza che ci sia contatto diretto tra fiamma e stoppino. Questo poiché la cera è il vero combustibile della candela. Lo stoppino caldo scioglie la cera intorno, la cera liquida sale per capillarità nello stoppino dove brucia e passa allo stato gassoso evidenziando la caratteristica fiamma gialla a forma conica vuota. Nel momento in cui si spegne la candela, il calore residuo continua per un po' a gassificare la cera e a produrre la colonna di gas (fumo), che si accende facilmente.
Bolla d'aria in acqua
Mattia Parenti
Analizzando il fenomeno al rallentatore si nota che aprendo di poco il rubinetto l'acqua all'uscita tende ad aderire alle pareti del tubo a causa della vorticosità e turbolenza del flusso, lasciando spazio all'aria nella zona centrale. Aprendo ulteriormente l'acqua "racchiude" la bolla d'aria all'uscita, che resta stabile, nonostante l'attrito dell'acqua sulla stessa, grazie alla tensione superficiale e alla spinta archimedea che le impedisce di seguire la discesa dell'acqua. Aprendo ulteriormente il rubinetto le forze d'attrito diventano sempre più significative fino trascinare verso il basso la bolla, dopodichè il flusso d'acqua tende a diventare laminare per la bassa velocità ed assenza di perturbazioni.
Il salto dello stuzzicadenti
Rezart Metani
Partiamo dicendo che i fenomeni principali che si possono osservare e dei quali dobbiamo tener conto sono:
la pressione dell’aria che agisce sulla parte inferiore dell’acqua,
la differenza di pressione cui l’aria nel bicchiere è soggetta,
il peso dell’acqua,
la tensione superficiale,
il peso dello stuzzicadenti,
la spinta di galleggiamento sullo stuzzicadenti.
Inizialmente vediamo il perché, quando capovolgiamo il bicchiere, l'acqua non cade:
ciò accade in quanto la massa di acqua tende a scendere sotto l’azione della forza di gravità
aumentando così il volume dell’aria sovrastante di un valore dV e ciò corrisponde ad una diminuzione della pressione dell'aria stessa di un valore dP.
Avremo allora che al di sotto della lamina di plastica che fa da "tappo" agisce la pressione atmosferica,
mentre sopra di essa troviamo la forza peso dell'acqua e la "nuova" pressione dell'aria (inferiore a quella atmosferica).
Essendo tutte queste pressioni tra loro bilanciate, il sistema resterà in equilibrio.
Per spiegare invece il fatto che l'acqua non esce dai fori presenti sulla lamina dobbiamo tener conto anche della tensione superficiale dell'acqua.
Quest'ultima tende infatti a minimizzare l'interfaccia di contatto tra il liquido e l'aria, trattenendo perciò la gocciolina di acqua che si sta per formare non facendola passare dal foro.
Inserendo uno stuzzicadenti in uno dei fori, vediamo che ci sarà un istante in cui questo resterà in equilibrio: ciò è dovuto al principio di Archimede ed anche ad un contributo della tensione superficiale dell'acqua.
In quell'istante la forza peso dello stuzzicadenti è eguagliata dalla pressione atmosferica esterna, dalla spinta di galleggiamento a cui è soggetta la parte che si trova all'interno del bicchiere e dalla tensione superficiale dell'acqua che darà ancora il suo contributo;
spingendo poi lo stuzzicadenti anche di poco, la forza di Archimede aumenta (perché il volume occupato dalla porzione di stuzzicadenti in acqua aumenta) e di conseguenza questo verrà "tirato" verso l'interno del bicchiere; essendo poi la densità del legno minore di quella dell'acqua, una volta che lo stuzzicadenti si troverà completamente all'interno del liquido, la spinta di galleggiamento avrà un valore molto più alto della forza peso ed il risultato di ciò sarà il "salto" che farà lo stuzzicadenti una volta arrivato a galla; in quell'istante poi, essendo il volume immerso minore, la forza di Archimede diminuirà e prevarrà quella gravitazionale, la quale trascinerà nuovamente in basso lo stuzzicadenti fino a raggiungere lo stato di equilibrio.
Mescolamento
Romina Isabella Contreras
Nel video si può vedere la diffusione ed il trasporto dell'acqua colorata (tinta da stampante) in acqua in moto vorticoso; il fenomeno è in parte legato alla "no-slip condition" che il fluido sperimenta in contatto con il palloncino. Allo scoppio del palloncino si entra in un regime transitorio molto rapido, seguito da una fase dominata dalla diffusione. La "no-slip condition"
impone che un fluido in moto, a contatto con una lastra o una parete assuma una velocità pari a quella della parete stessa. Più ci si avvicina alla parete più questa rallenta il flusso smorzando gli effetti vorticosi del moto turbolento.
La bustina volante
Mattia Belgenio
In questo semplice esperimento viene mostrato un aspetto del principio di Archimede, secondo il quale:
"Un corpo interamente o parzialmente immerso in un fluido riceve una spinta dal basso verso l'alto pari al peso del volume del fluido spostato.”
Quindi, affinché la bustina di tè possa staccarsi da terra e vincere la forza gravitazionale, è necessario che la forza peso agente su di essa sia inferiore alla forza di Archimede, definita dalla legge Fa = ρ g V, dove V indica il volume, ρ la densità dell’aria esterna e g è l’accelerazione gravitazionale.
La combustione della bustina fa sì che questo avvenga, poiché con l'aumento della temperatura viene ridotta la densità della quantità d'aria in essa contenuta, risultando quindi più leggera dell'aria ad essa circostante, permettendole così di prendere quota.
Transizione laminare-turbolento
Andrea Mor
Materiale occorrente:
- Bacchette di incenso (per il fumo)
- Pinza per sorreggere l’incenso
- Macchina fotografica
- Cavalletto
- Due fonti luminose
- Convogliatore di luce
Per riuscire a fotografare correttamente il fumo prodotto dalla combustione della bacchetta di incenso ho cercato di ottenere condizioni ottimali nella mia stanza. Ho costruito un piccolo “set” fotografico (se così si può chiamare) composto dalla pinza con la bacchetta di incenso, una fonte di luce disposta lateralmente alla bacchetta e una fonte di luce disposta al di sotto con un convogliatore di luce a forma di tronco di cono convergente (costruito con diversi fogli di carta rivestito internamente da un foglio di carta stagnola per concentrare il fascio luminoso sul fumo); la macchina fotografica è montata sul cavalletto (per particolari condizioni di scatto). Ho infine chiuso le persiane per aver un maggior contrasto nelle foto e chiuso la porta per evitare disturbi dovuti a correnti d’aria.
Esperimento:
Inizialmente, dopo aver acceso l’incenso, le condizioni dell’aria nell’ambiente erano ancora influenzate dal mio movimento e pertanto il moto risultava essere quasi del tutto turbolento (fase 1).
Passato un certo tempo, nelle condizioni migliori che potessi avere nella stanza, il moto del fumo aveva una porzione di regime laminare molto più estesa rispetto alla precedente (fase 2).
Dopo pochi minuti, ho involontariamente osservato che il calore della lampadina ad incandescenza disturbava il moto del fumo spostandolo verso sinistra (fase 3).
Mi è allora venuto in mente di provare io stesso a vedere l’effetto sul moto del fumo di una fonte di calore esterna (e maggiormente invasiva della lampadina). Ho acceso una candela e l’ho appoggiata un metro circa più in basso esattamente al di sotto dell’incenso. Il risultato è stato il seguente: si è creata una colonna d’aria calda ascendente che da una parte accelerava il moto del fumo allungandolo verso l’alto, ma dall’altra rendeva quasi nulla la zona di regime laminare (fase 4).
Il moto dipende anche in minima parte dall’angolazione della bacchetta e dalla sua geometria.
In questo studio ho potuto verificare come le perturbazioni esterne (e in altre applicazioni anche le vibrazioni e le scabrezze dei materiali) influenzino il moto di un fluido e il cosiddetto Reynolds critico, ovvero quel valore del numero di Reynolds (numero che indica il rapporto tra forze d’inerzia e forze viscose) al quale si verifica (attraverso un regime transitorio) il passaggio da moto laminare a turbolento.
Vortici di estremità
Kevin Wittkowski
I vortici d’estremità sono fenomeni rilevabili a valle di profili alari portanti. Per sostenere l’aereo in volo, al di sotto dell’ala vi deve essere una pressione maggiore che al di sopra.
Questo induce sulle estremità delle ali, dove le due "correnti" si interfacciano, una movimento di fluido che tende a scorrere dalla zona di alta a quella di bassa pressione.
Combinando tale moto "attorno alla punta dell’ala" con quello di avanzamento del velivolo, si ottiene un vortice a spirale, responsabile della resistenza indotta. Pertanto, per ridurre la resistenza aerodinamica, in generale, si tenta di evitare tale fenomeno su qualsiasi aeromobile, per esempio con l'uso di winglets.
In questo semplice esperimento mostrerò come poter visualizzare tale fenomeno con mezzi estremamente semplici: un banale cucchiaio sarà, in attesa di mezzi migliori, la nostra estremità alare.
Reversibilità ...
Andrea Pilloni
Propulsione a vapore
Marco Sanguineti
Matteo Ciricillo
Vortici "di remo"
Marco Bonci
Abstract:
The movement of an oar blade into a rowing tank was filmed and studied.
The target of the experiment is to verify when vortices are formed and in which position with respect to the oar blade.
Introduction:
Rowing is a sport based on propelling a boat on water using oars. By pushing against the water with an oar, a propelling force is generated to move the boat. While rowing, the athlete sits in the boat facing toward the stern, and uses the oars which are held in place by the oarlocks to propel the boat forward (towards the bow). The two fundamental reference points in a rowing stroke are the catch where the oar blade is placed in the water, and the extraction (also known as the 'finish', 'release' or 'tapping down') where the oar blade is removed from the water. After the blade is placed in the water at the catch, the rower applies pressure to the oar levering the boat forward which is called the drive phase of the stroke. Once the rower extracts the oar from the water, the recovery phase begins, setting up the rower's body for the next stroke. During the drive phase, the movement of the blade creates a difference of pressure from the two sides of the blade, which induces the creation of vortices. The video wants to show how these vortices are formed. Because it’s obviously too difficult to film them into a moving boat, I used a rowing tank to film them. A rowing tank is an indoor facility which attempts to mimic the conditions rowers face on open water. Rowers sit in fixed rowing positions, with a channel of water to either side of the 'boat'. Tanks use the power of the athlete to circulate water. For this reason the vortices filmed in this video are much bigger but only slightly different from those which can be observed in a moving boat.
Le riprese sono un estratto di un video effettuato lo scorso inverno in Trentino Alto Adige in un paese in quota a 1900 m s.l.m, mediante una telecamera ad uso sportivo in modalità timelapse anche con scarsa luminosità.
L'idea era nata con il tentativo di evidenziare la disposizione delle nubi in quota relazionandole ad un moto laminare.
Le nubi che si osservano nella prima parte di video sono "cirri" ovvero nubi che si creano nell’alta troposfera tra i 5000 m e i 13000 m, che appaiono come filamenti lunghi e bianchi; sono costituiti da cristalli di ghiaccio che permettono l'attraversamento della luce solare e grazie alla loro disposizione si può sapere la direzione del vento in quota; quote dove la pressione è bassa e quindi densità dell'aria minore (come si nota non abbiamo grande turbolenza dato che le loro collocazioni sono pressochè parallele).
Procedendo con il video ed essendo in modalità "timelapse" (una foto ogni 30 secondi) si nota la grande velocità in quota.
Interessante è però notare la parte conclusiva del video dove si osserva, dalla parete sinistra della montagna, "scendere" o comunque transitare una nube che a lungo andare crea quella che viene nominata "nebbia in quota".
Tale fenomeno è dovuto al fatto che l'aria fredda toccando il suolo e risalendo sulla parete della montagna si raffredda molto più velocemente del previsto, sia perchè la stagione è invernale, sia perchè la neve riflette la radiazione luminosa del giorno (effetto "albedo"); così la temperatura risulta essere molto più bassa degli strati sovrastanti e al calar del sole i pendii (specie quelli non esposti alla radiazione solare diretta) tendono a raffreddarsi più velocemente del fondovalle più caldo, ma l'aria fredda, più densa e più pesante per unità di volume rispetto a quella calda, scende a valle scalzando l'aria calda, che a sua volta sale di quota, generando così l'inversione nel fondovalle dove si registrano le temperature più basse al primo mattino (inversione termica).
Tale fenomeno come si nota aumenta al passare delle ore poichè la temperatura continua a scendere.
La soluzione più comune a questi problemi è il vento che garantisce uno stiramento di questi accumuli e un trasporto in altre zone.
Il risucchio
Gaicomo De Spinosa
Ho eseguito l'esperimento servendomi di una bacinella di vetro, un bicchiere, acqua, tempera rossa, 4 monete da 5 centesimi e una candela. In primo luogo ho acceso la candela, ho fatto sciogliere un po' di cera sul fondo della bacinella e ve l'ho posata sopra. Dopodichè ho riempito la bacinella con l'acqua e posato le monete intorno alla candela. In seguito l'ho coperta con un bicchiere alto circa il doppio in modo da soffocare la fiamma lentamente. Nel momento in cui l'ossigeno all'interno del bicchiere si esaurisce, la candela si spegne e avviene il fenomeno del risucchio dell'acqua all'interno del bicchiere, la quale va ad occupare lo spazio lasciato dall'ossigeno.
Vento sulle vele
Filippo Penco
La "fisica della vela" coinvolge la dinamica e il moto dei fluidi, in particolare aria per le vele e acqua per la parte sommersa. Grazie alle fettucce segnavento, possiamo individuare sulle vele due moti differenti: laminare e turbolento. Quando parliamo di moto laminare si ha la massima spinta fornita dalle vele e le fettucce segnavento (nel video si vedono rosse sulla vela) sono posizionate orizzontalmente lungo la direzione della velocità dell'aria. In tale caso, avremo valori di Reynolds caratteristici del moto laminare. Contrariamente, nel caso di moto turbolento, le fettucce, non essendo più sostenute da un regolare flusso d'aria, si distaccano dal profilo. Tale cambiamento del moto è causato dal diverso angolo di attacco, cioè l'angolo con cui il flusso d'aria investe la vela. Durante l'esperimento siamo andati a variare l'angolo di attacco utilizzando diversi angoli di timone, per vedere il comportamento delle fettucce al variare del flusso d'aria. (Purtroppo durante l'esperimento c'era poco vento, ma tale fenomeno è più evidente in presenza di forte vento, cioè con un flusso d'aria con maggior velocità).
Effetto Coanda
Teo Grisolia
L'effetto Coanda è molto importante in aerodinamica; quando un flusso incontra una superficie curva come quella di una pallina da ping pong tende a seguirne il profilo abbandonando la sua traiettoria originale; questo accade perché l'acqua che scorre sulla pallina risulta soggetta alla forza di attrito con la superficie, questa forza frenante però agisce solo sullo strato di fluido direttamente a contatto con la superficie stessa, mentre gli strati più lontani, che non sono frenati dalla superficie, tendono a muoversi a velocità superiore; a causa della viscosità e della tensione interna tra le molecole che tiene uniti i vari strati del fluido, gli strati superiori più veloci si “ripiegano” su quelli inferiori più lenti, facendo così aderire il fluido alla superficie. Si generano quindi gradienti di pressione che vorrebbero equilibrare la forza centrifuga, l'abbassamento di pressione è quello che attrae la pallina al getto che come si nota nel video oppone resistenza alla forza del filo che tende ad allontanarla.
il fenomeno può anche essere spiegato in forma matematica applicando le equazioni di Eulero, in direzione normale ad una linea di corrente curva: è facile vedere che il gradiente di pressione radiale è compensato da un termine di forza centrifuga (per unità di volume).
Fluidi dilatanti
Anna Bolognesi
Al contrario dei fluidi newtoniani, per cui esiste una relazione lineare tra sforzo tangenziale e velocità di deformazione angolare, nel caso dei fluidi non Newtoniani tale relazione non è lineare.
Per questo motivo nel casi di alcuni fluidi, detti dilatanti, la viscosità cresce con l'aumentare delle sollecitazioni.
Un esempio di fluido non-newtoniano dilatante è quello della miscela di acqua e amido di mais (maizena).
Come si può vedere dal video, se mescolato dolcemente il fluido non oppone particolare resistenza, quando invece si esercita una forza elevata (come un pugno) la viscosità aumenta in maniera così rilevante che la mano non riesce a penetrare il fluido.
Un altro esempio di questi fluidi sono le sabbie mobili, infatti è noto che quando vi si rimane bloccati è sconsigliato muoversi in modo frenetico per riuscire a liberarsi.
Beer tapping
Andrea Lessio
Una bottiglia di birra(o di una qualsiasi altra bibita gassata), se urtata sul collo, genera schiuma dal liquido contenuto al suo interno.
Tutto parte dall'urto, che crea un susseguirsi di onde di pressione sul vetro della bottiglia, a loro volta queste vengono trasmesse al fluido fino ad infrangersi contro le bolle (piene di CO2) presenti all'interno, frammentandole.
Ai causa della frammentazione delle bolle abbiamo un improvviso incremento del rapporto tra superficie di interfaccia e volume, ciò porta ad un trasferimento locale di CO2 dal fluido al frammento di bolla, con il conseguente aumento del suo volume.
A questo punto la galleggiabilità riprende a fare il proprio corso, facendo salire la nube di bollicine, che si arricchiscono della nuova anidride carbonica con il quale entrano in contatto (sempre tramite il fluido), aumentando quindi le loro dimensioni e velocità fino alla formazione della schiuma.
Nel video, grazie anche al fatto che la birra non fosse troppo gassata, possiamo notare la posizione delle "bolle iniziali" all'incirca a 0.12/0.13, successivamente le nubi si trasformano in schiuma.
Questo fenomeno è noto come "beer tapping", per ulteriori informazioni consultare l'articolo "Physics of beer tapping" di D. Fuster, J. Rodriguez ed A. Casado.
Fluidi non-newtoniani
Andrea Maragliano
Il fluido preso in esame è stato realizzato con 1 parte di acqua e 3 di amido di mais.
Viene definito non newtoniano un fluido in cui la viscosità varia in base allo sforzo di taglio che viene applicato. Un fluido non-newtoniano è un fluido che, solo se viene colpito energicamente, diventa solido.
Nel video si nota infatti come il fluido reagisca diversamente a forze di diversa intensità. Esemplari a tale proposito sono gli esperimenti del martello; della pallina, che rimbalza se lanciata e affonda se appoggiata; o quello dell'uovo immerso in una busta di fluido non newtoniano, che se lanciato da un'altezza molto bassa (circa 1 metro) si rompe, mentre se lanciato da da un'altezza più elevata (poco più di 3 metri) rimane intero.
Tale fenomeno si verifica poiché ad elevate altezze, l'urto è maggiore, ed il fluido, comportandosi da solido, protegge l'uovo. A basse altezze dal suolo, invece, il fluido è troppo liquido per proteggere il guscio durante l'impatto.
