Idraulica: Liquido in Equilibrio (Idrostatica)

L’idraulica è la scienza che studia i fenomeni legati ai fluidi, particolare riferimento all’acqua nel caso di applicazioni ingegneristiche dove questa scienza trova maggiore applicazione. L’idraulica studia i fenomeni legati ai fluidi sia nel caso in cui questi siano in movimento, ma anche per i problemi relativi all’equilibrio.

La branchia dell’idraulica che studia i fenomeni legati ai fluidi in equilibrio viene appunto detta idrostatica, il cui nome deriva appunto dall’associazione dei due termini. La statica dei fluidi quindi viene studiata dall’idraulica ed interessa molti problemi ingegneristici, la maggior parte legati a quelle che sono le opere di distribuzione idrica, dall’accumulo alla depurazione, ma anche per quanto concerne la produzione di materiali e prodotti che richiedono l’utilizzo di acqua o altri liquidi.

Idraulica

Il liquido in equilibrio, posto all’interno di un qualsiasi recipiente, assume la forma dello stesso ed esercita una pressione idrostatica sul fondo e sulle pareti. I piani orizzontali sono isobarici, questo vuol dire che su uno stesso piano orizzontale si ha uno stesso valore della pressione, in particolare la superficie libera assume un andamento orizzontale. Sulla superficie libera del liquido si ha una pressione detta appunto pressione atmosferica, che è la pressione esercitata dall’aria, questa si assume pari a zero.

Patm=0

La pressione all’interno del liquido in quiete assume un andamento rettilineo e si mantiene tale, anche se sulla superficie libera è applicata una pressione diversa da quella atmosferica (Pa). L’andamento della pressione idrostatica all’interno del liquido è dato dalla somma della pressione applicata sulla superficie libera ed il prodotto del peso specifico del fluido con l’affondamento del punto (h) in cui si vuole il valore della pressione.

P=γh + Pa

Alla pressione P corrisponde un’altezza piezometrica h dato dal rapporto della pressione ed il peso specifico del fluido, nel caso in cui questo sia omogeneo.

h=P/γ

Questa relazione si ottiene dalla precedente una volta considerato che la pressione atmosferica è assunta pari a zero, in quanto è una costante in tutti i casi in cui il liquido è a superficie libera. L’altezza piezometrica rappresenta l’altezza della colonna idrica che esercita una pressione P sul fondo.

L’andamento della pressione idrostatica è costituito da una linea inclinata di 45°, nel caso in cui il liquido è omogeneo, negli altri casi le inclinazioni possono variare in relazione al peso specifico di ciascun fluido. Quando il liquido è omogeneo la pressione idrostatica è calcolata semplicemente come l’affondamento del punto rispetto al piano passante per la superficie libera.

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