Fluidi ideali e fluidi reali

I fluidi ideali sono fluidi non viscosi (privi di attrito) e incomprimibili, mentre i fluidi reali sono viscosi e in particolare sono comprimibili nel caso dei gas, incomprimibili nel caso dei liquidi. Il concetto di fluido reale si rende necessario nello studio della fluidodinamica.

 

Fino a qui abbiamo studiato i fluidi in quiete, ovvero le leggi dell'idrostatica (detta anche fluidostatica). A partire dalla prossima lezione invece cominceremo a parlare di fluidi in moto, occupandoci di quella che viene definita fluidodinamica.

 

Come vedremo le cose si complicano un po', perché quando i fluidi si muovono possono assumere comportamenti fisici difficili da inquadrare all'interno di un modello matematico chiaro e preciso. Pensate ai flussi d'aria veloci che si scontrano con gli oggetti, creando moti turbolenti, ovvero vortici in più direzioni: è difficile scrivere un'equazione che ci permetta di descrivere questi fenomeni.

 

Non temete: ai più non servirà conoscere nel dettaglio questi aspetti particolarmente complessi, a meno che non stiate seguendo un corso di Aerodinamica! ;)

 
 
 

Definizione di fluido ideale e di fluido reale

 

Prima di vedere quali leggi stanno alla base della fluidodinamica è necessario introdurre il concetto di viscosità, ossia l'attrito interno dei fluidi. Come avremo modo di approfondire in una lezione dedicata i fluidi, quando sono in movimento, hanno un loro attrito interno che si esercita tra ciascun strato di fluido che scorre su quello sottostante.

 

Com'è facile intuire tale attrito si manifesta solamente se il fluido è in moto ed è per questo che non ne abbiamo mai parlato prima. Da adesso in poi però vogliamo proprio trattare le leggi che regolano il movimento dei fluidi.

 

È qui che nasce l'esigenza di fare una distinzione e di introdurre le definizioni di fluido ideale e di fluido reale. Vediamo in cosa differiscono le due definizioni.

 

Fluidi ideali

 

Diciamo fluidi ideali tutti i fluidi, liquidi o gas, che presentano due caratteristiche: devono essere incomprimibili e non viscosi.

 

In un fluido ideale la densità rimane quindi sempre la stessa e l'attrito viscoso non è presente, o quantomeno è trascurabile.

 

Fluidi reali

 

Un fluido reale è sia comprimibile, sia viscoso.

 

Quando approssimare i fluidi reali a fluidi ideali

 

Ovviamente la definizione di fluido ideale è una semplificazione astratta della realtà. Ma allora perché adottare una semplificazione del genere, e quando è lecito farlo?

 

1) In effetti tutti i fluidi presentano sempre un attrito viscoso, così come è impossibile eliminare completamente gli attriti presenti tra i corpi che ci circondano. È possibile però che tale attrito sia trascurabile al punto che la sua assenza non comporti un grande scostamento del modello teorico dalla realtà.

 

2) Per quanto riguarda l'incomprimibilità bisogna fare una distinzione tra liquidi e gas. Sappiamo infatti che i liquidi sono di fatto incomprimibili e pertanto tale ipotesi non è lontana dal vero; la stessa cosa però non si può di certo dire per i gas, la cui densità può essere facilmente modificata. Ne abbiamo parlato in dettaglio nella lezione introduttiva sui fluidi.

 

Osserviamo che la distinzione tra fluidi ideali e fluidi reali è rilevante non solo se stiamo considerando fluidi in moto, cioè se ci stiamo occupando di fluidodinamica, come faremo nelle prossime lezioni. Per fluidi statici la distinzione è altrettanto importante: se ad esempio vogliamo calcolare la pressione in un fluido a una certa profondità, bisogna capire innanzitutto se il fluido sia incomprimibile, perché la legge di Stevino richiede tale qualità.

 

 


 

Ora che abbiamo tutte le premesse necessarie siamo pronti per affrontare lo studio della fluidodinamica. Non perdetevi la lezione successiva, cominceremo con i concetti di regime stazionario e portata. ;)

 

 

Buon proseguimento su YouMath,

Alessandro Catania (Alex)

 

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