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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:

portata di un fluido

Il processo è rappresentato nella figura qui di seguito:

rappresentazione della portata di un fluido

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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