Lo spessore dell'acqua del rubinetto

Come mai il flusso dell'acqua che scende dal rubinetto tende a restrindersi?
Tiziano Valota
1 giugno 2005
Quando dell'acqua esce da un rubinetto si trova nelle condizioni in cui può essere applicata l'equazione di Bernoulli. Infatti le forze di massa sono conservative in quanto c'è solo la gravità, non ci sono azioni viscose perché l'attrito con l'aria è trascurabile, il flusso è stazionario se non si varia la portata dal rubinetto e la densità del fluido ? è costante durante il suo moto.

L'equazione di Bernoulli ci dice che lungo la vena fluida deve risultare

U2/2 + p/ρ +gh = costante in cui U è la velocità del fluido alla generica quota h (misurata da un'origine arbitraria), p è la sua pressione e g l'accelerazione di gravità. D'altra parte, poiché la vena fluida non è confinata la sua pressione sarà costantemente pari a quella atmosferica in ogni suo punto e quindi l'equazione di Bernoulli, per questo caso particolare si riduce a

U2/2 + gh = costante

Da questa relazione è facile intuire che quando l'acqua esce dal rubinetto e cade verso il basso, poiché la sua quota diminuisce la sua velocità deve aumentare in modo da mantenere la somma dei due termini costante e ciò continuerà fino a quando l'attrito dell'acqua con l'aria circostante continuerà a essere trascurabile. Infine, se la portata d'acqua in uscita dal rubinetto è costante M allora per ogni sezione a qualunque quota h la portata deve essere la stessa e per definizione pari a M = rho U S, dove S è la sezione della vena fluida.

Ma se ρ è costante mentre U cresce al diminuire di h, l'unico modo per mantenere costante M è che S diminuisca la diminuire di h, ossia la vena fluida si assottiglia.

Roberto Verzicco Dipartimento di Ingegneria Meccanica Università di Roma "Tor Vergata"

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