Un chicco di grandine di raggio r = 0.16 cm
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Un chicco di grandine di raggio r = 0.16 cm e densità pari a 0,40 g/cm3 cade da una nuvola in regime laminare. Oltre alla forza di attrito, sul chicco agisce anche una forza dovuta alle correnti ascensionali pari a 5,6 x 10^-5 N. Determina la velocità limite del chicco di grandine (supponi che il volume di ghiaccio rimanga inalterato durante la caduta).
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 un chicco di grandine di raggio r = 0,16 cm che cade da una nuvola. Essendo in regime laminare, sappiamo che, una volta raggiunta la velocità limite, la risultante delle forze che agiscono su di esso è pari a zero. Imponiamo dunque questa condizione andando a sottrarre alla forza peso la forza di attrito viscoso generata dall’aria e la forza dovuta alle correnti ascensionali. Dall’equazione che ne risulta esplicitiamo la velocità limite (grandezza di cui dobbiamo trovare il modulo). A questo punto non ci resta altro da fare che sostituire i valori numerici, fare i calcoli e ottenere il risultato.