Esercizi di fluidi reali e viscosità per il semestre filtro
22 domande di fluidi reali e viscosità come all'esame di fisica del semestre filtro di medicina · 15 a risposta multipla e 7 a completamento, tutte con la spiegazione · le prime qui sotto, gratis
📖 In un minuto
Fluidi reali e viscosità
La viscosità è attrito interno: per far scorrere il fluido serve Δp
Moto laminare: profilo parabolico, v massima sull'asse e zero alla parete
Velocità media = metà della velocità massima
Viscosità η in Pa · s: cala nei liquidi caldi, sale nei gas caldi
Resistenze idrauliche: in serie si sommano, in parallelo si sommano gli inversi
FormulaQ = π · r⁴ · Δp / (8 · η · L)Δp = R · Q
Esempio
Raggio doppio a parità di Δp: portata 2⁴ = 16 volte
⚠️ La trappola
Nella legge di Poiseuille la portata va con r⁴, non con r²
Esercizi di fluidi reali e viscosità: prova tu
Domanda 1
In un condotto cilindrico percorso da un fluido in moto laminare, la velocità del fluido rispetto alla distanza dall'asse del condotto ha un andamento:
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Giusta la B: Parabolico, massimo sull'asse e nullo alla parete
Il profilo di velocità nel moto laminare è parabolico, v(r)=v_max(1−r²/R²): massimo sull'asse, nullo alla parete per la condizione di aderenza
Domanda 2
La viscosità dell'acqua a 20 °C è circa 1 centipoise (cP). Nel Sistema Internazionale vale circa:
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Giusta la C: 1,0·10⁻³ Pa·s
Il poise vale 0,1 Pa·s, quindi 1 cP = 10⁻² P = 10⁻³ Pa·s = 1 mPa·s: è il valore SI della viscosità dell'acqua
Domanda 3
Nella legge di Poiseuille la portata di un liquido viscoso in un tubo rigido è direttamente proporzionale:
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Giusta la D: Alla quarta potenza del raggio
Nella legge di Poiseuille Q = πΔP·R⁴/(8ηL) la portata cresce come la quarta potenza del raggio
Domanda 4
Un condotto cilindrico orizzontale di raggio R e lunghezza L è percorso da un fluido viscoso in moto laminare con portata Q. Se il raggio raddoppia e la lunghezza quadruplica, a parità del resto, la differenza di pressione ΔP:
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Giusta la A: Diventa un quarto
ΔP = 8ηLQ/(πR⁴): il numeratore cresce di 4 con la lunghezza, il denominatore di 2⁴ = 16 con il raggio, quindi ΔP' = (4/16)·ΔP = ΔP/4
Domanda 5
In un tubo cilindrico di raggio 2,0 mm scorre acqua in moto laminare e la velocità sull'asse è 0,10 m/s. Quanto vale la portata?
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Giusta la A: 0,63 cm³/s
Nel moto laminare v_media = v_max/2 = 0,050 m/s. La portata è Q = v_media·πR² = 0,050·π·(2,0·10⁻³)² ≈ 6,3·10⁻⁷ m³/s = 0,63 cm³/s
Domanda 6 · a completamento
Per un fluido newtoniano, la forza tangenziale fra due strati è proporzionale alla viscosità e al ...... di velocità (dv/dr)
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Risposta: gradiente
F = η·A·(dv/dr): il termine dv/dr è il gradiente di velocità