Il sale in pentola

Mi scuso ma sono "nuovo" e perciò non so se qualcuno pazzo come me vi ha già chiesto delucidazioni su questo fenomeno fisico: pentola d'acqua, prendete pizzico di sale e dal centro della pentola mollate il sale in acqua. Quando il sale arriva sul fondo della pentola è disposto (più o meno) in circolo. Se poi quando mollate il sale fate un leggero moto circolare... il sale si dispone più o meno uniformemente al centro della pentola. Voi mi direte se non ho altro da fare che mollare il sale dentro alle pentole, però vorrei sapere se esiste qualche spiegazione scientifica "facile" senza dover scomodare linee di flusso, numeri di Reynolds ecc. Grazie.

Fabrizio De Toni
10 maggio 2005
La domanda fa riferimento a due diversi "esperimenti" che il lettore ha fatto a casa sua. Proviamo a rispondere senza far ricorso alle linee di flusso e ai numeri di Reynolds, supponendo cioè di rispondere a una curiosità di un lettore di 12-15 anni. E per confortare la sua “pazzia”, gli anticipo che ho ripetuto personalmente, e fatto ripetere da altre mani, i suoi esperimenti.

Abbiamo una pentola (meglio un beacker di vetro) con cinque litri di acqua "a riposo" e versiamoci del sale grosso. Il primo esperimento ci dice che se il sale viene lasciato cadere al centro (cioè in una sezione circolare centrale e simmetrica rispetto alle pareti cilindriche del recipiente che contiene l'acqua) la discesa dei granelli di sale esercita una perturbazione sulle molecole di acqua e queste vengono trascinate lungo la direzione di caduta dei granelli. Si stabilisce cioè un moto dell'acqua dall'alto verso il basso nella parte centrale della pentola. Siccome la pentola ha un'altezza finita, le molecole di acqua (e dei granelli di sale) in movimento verticale, quando arrivano al fondo, vanno a diffondere in modo circolare, allo stesso modo come versando lentamente dell'acqua su un piano il fronte dell'acqua avanza in modo circolare e simmetrico rispetto alla direzione di versamento.

Può essere utile ripetere l'esperimento utilizzando granelli di una sostanza colorata che possa lasciare una traccia nel liquido (che sia cioè solubile in parte). Questo esperimento è semplice, riproducibile, facile da spiegare e può essere "quantificato" con le orribili equazioni aborrite dal lettore.

Nel secondo caso, invece, l'esperimento è soggetto a una serie di variabili che cambiano in relazione alla mano dello sperimentatore, così come una pallina di roulette non va mai nella stessa casella. Quali sono queste variabili? La distanza radiale (cioè la posizione della mano che prima era al centro, ora è indefinita), la velocità dello spostamento (il lettore parla di leggero moto circolare, cosa significa?), la quantità di sale versata e su quale arco (un giro completo?). Volendo aggiungere un'altra variabile, metterei anche la temperatura dell'acqua. In altre parole, dal momento che le condizioni sperimentali non sono definite e che la caduta dei granelli provoca una variazione non controllata del movimento delle molecole d'acqua associato alla presenza dei granelli, la figura formata sul fondo della pentola non è ripetibile. Se nella non ripetibilità il lettore ha identificato un'immagine non uniforme, allora provi a ripetere l'esperimento tante volte variando ognuna delle condizioni sopra indicate e troverà le leggi che regolano il fenomeno.

Attilio Cesaro Università di Trieste

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