Portata
Il concetto di portata in fisica
Prima di definire il concetto di portata di un fluido facciamo una breve introduzione relativa allo studio del moto dei fluidi e alle semplificazioni necessarie per lo studio del comportamento di un fluido in movimento.
Lo studio del moto dei fluidi è oggetto della fluidodinamica.
Le semplificazioni per studiare il comportamento di un fluido in movimento sono:
- assenza di attrito interno al fluido per cui le particelle che compongono il fluido non perdono energia urtandosi tra di loro;
- i fluidi considerati sono incomprimibili;
- il moto delle particelle è stazionario ovvero le proprietà che contraddistinguono il moto non variano nel tempo;
- tutte le particelle del fluido che si trovano in un determinato punto possiedono la stessa velocità;
- i fluidi scorrono dentro tubi ideali che non presentano attriti al passaggio del fluido.
Definizione di portata
Sotto le ipotesi prima dettate si definisce portata Q il volume di fluido che attraversa la sezione di un condotto nell'unità di tempo.
L'unità di misura della portata è il m3/s.
Possiamo dunque esprime la portata come:
Q = volume / tempo
Ma il volume di fluido non sarà altro che la sezione A del conduttore per lo spostamento orizzontale d del fluido lungo il condotto.
Se il fluido si muove a velocità costante v allora tale spostamento sarà pari al prodotto della velocità v per il tempo t:
Il processo è rappresentato nella figura qui di seguito:
Dunque la portata di un fluido è il prodotto della sezione del conduttore per la velocità di scorrimento del fluido.
Da un punto di vista dimensionale:
[Q] = [m]2 ∙ [m] ∙ [s]-1 = [m]3 ∙ [s]-1
risulta che, come era stato detto inizialmente, l'unità di misura della portata ha le dimensioni di un volume fratto il tempo.
Esercizio
Nell'uomo la portata sanguigna è pari a Q = 5 litri/minuto.
Determinare la velocità media del sangue quando esso scorre nell'aorta che ha diametro pari a 1,5 cm.
Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: velocità del sangue.
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