Velocita' massima di un getto liquido sotto pressione ed altre amenita'
 

Visto che la sezione ristagna, provo a sottoporre qualche quesito di cui non ho risposto certa, e tutti in qualche modo collegati.

Il primo:
qual e' la velocita' massima (se esiste) che possiamo far avere ad un getto orizzontale di un liquido che esca da un contenitore da una determinata pressione?
La forma-sagomatura etc dell'ugello di sucita e' naturalmente libera.

Amenità...
 

...sulla terra o sulla luna?.. :D

C'entra la gravità o la pressione atmosferica?.. :huh:

Ed il diametro ugello?.. :unsure:

:lol:

Ps: e l'altezza del liquido nel contenitore?
Il peso specifico del liquido?
Tante variabili!.. :wacko:

Qualche ricordo affiora dal corso di meccanica dei fluidi.....

C'è una velocità critica sopra la quale il fluido in uscita non va.

Dipende dalla velocità del suono (propagazione dell'onda di pressione) nel fluido. Altri dettagli sono stati sovrascritti nella mia memoria, adesso sono archiviati su cartaceo in uno scatolone!!

Forse mi sono spiegato male.
Ho un contenitore di liquido ad una determinata pressione, lasciando libera forma/dimensioni/tipo dell'ugello mi chiedo se esista e quale sia la velocita' massima che posso ottenere in uscita dal getto.
Senza arrivare a disquisire di velocita' del suono, consideriamo pressioni diciamo basse. Poi ognuno consideri eventuali altri variabili che ritienga opportune, non credo siano molte.

...così a crudo, mi vien da dire, ugello minimo indispensabile, di forma conica, alla base del contenitore...

Ovviamente la portata sarà minima ma il getto veloce...

Forse c'entra Bernoulli... :unsure:

Avrei detto il contrario, nell'ipotesi sottintesa di contenitore a pressione costante.

Anch'io se intendi la massima velocità del getto, la massima velocità di svuotamento...

No, intendo velocita' in m/s

Mi ci ritrovo in pieno!

Forse ho capito...

Se il contenitore è a pressione costante, qualunque sìa la grandezza dell'ugello la velocità non cambia, cambia solo la portata... :unsure:

Se ben ricordo la velocità di uscita è = 2gh sotto radice quadrata.
L'unica cosa che potrebbe modificare questo dato è il diametro del foro di uscita se fosse tanto piccolo da provocare modifiche nella viscosità dell'acqua.

Capitto mi hai ?

P.S.
se il serbatoio ha una pressione superiore all'atmosferica, h deve tenere conto di questo ovviamente :D

Era l'idea che mi ero fatto anch'io, deducendolo dal fatto che se assumiamo un contenitore in cui l'unica pressione e' data dal peso della colonna d'acqua, il getto non puo' comunque andare piu' in alto del livello del liquido.
E da qui direi che si ricava la tua equazione.

La seconda domanda che mi e' piu' ostica: quel getto, se indirizzato orizzontalmente (per non accelerarlo ulteriormente) su una superficie di qualsiasi forma, puo' mai creare una pressione dinamica locale maggiore di quella d'origine?

Aspetta, chiedo a Sloper e Manubrio. :icon_rofl:fiu:

Spiego anche l'origine del dubbio: quando si parla di orologi subacquei si sente dire che facendo la doccia l'acqua potrebbe entrare, a causa della pressione del getto.
Mi chiedevo percio' se un getto di doccia proveniente ad esempio da un acquedotto alto 10 metri potesse mai fare danni su un orologio testato appunto a 10 metri di profondita', per un effetto assimilabile al colpo d'ariete che si ha su tubature chiuse.

Io vedrei una eventuale infiltrazione provocata più da una diversa distribuzione delle azioni dell'acqua sulla guarnizione di chiusura che dalla pressione del getto, che, in ogni caso non può essere superiore a quella statica dei 10 metri.
Sott'acqua la pressione è uniforme, il getto della doccia invece può esercitare una forza laterale non compensata da forze verticali.

Aricapitto mi hai ?

non ti curar di lor ma guarda e passa

Meccanica dei fluidi...
 

...non è che per caso hai fatto cambiare la batteria senza aver dato una controllata alla guarnizione?.. :P

La pressione esercitata da un getto d'acqua alla velocita' v che colpisce perpendicolarmente una parete piana e' circa p = d*v^2/2, d = densita' dell'acqua, se l'acqua schizza in tutte le direzioni dopo l'urto con la parete.
La pressione e' dovuta alla deviazione del flusso e la si ottiene facilmente applicando le equazioncine di newton, facendo un'operazione di media sulle direzioni delgi schizzi.
Se il flusso invece scorre via parallelo alla parete, allora il fattore 1/2 v sostituito con un √2 :D.
Per esempio se il flusso si muove a 10 m/s (p. es. da un ugello), p ~ 5 x 10^5 Pa (1.05 x 10^5 Pa = 1 atm)
Se il getto e' in caduta libera da un'altezza h, la velocita' e' v = √(2gh), come ci dice il teorema di Torricelli e quindi la pressione e' p = dgh.
Quella totale, in atmosfera, e' quindi p = p_0 + dgh, come nel caso statico.

ps: questa pressione si ha solo nella zona investita dal getto.

Se ci chiediamo invece quale sia la max vel raggiungibile dal flusso in uscita da un ugello, allora entra in gioco la geometria dell'ugello. In ugelli a sezione costante la max vel e' quella del suono, ma con ugelli di De Laval e' possibile raggiungere velocita' del flusso supersoniche.

Premesso che un orologio testato a 10m (in realtà sarà stata fatta una prova sub a secco in campana) non lo porterei mai nemmeno a 3 metri, se si guardano bene le avvertenze del costruttore, di solito é specificato di non farci la doccia, proprio per Il problema supposto dal gran capo; sono orologi con tenute ad O-ring che a prescindere dalla pressione, sottoponendo le tenute a pressioni anche minime non uniformi, possono avere delle infiltrazioni.

Altro discorso é per gli orologi con corona a vite, con quelli ci puoi fare pure lo sci d'acqua, usandoli come sci :lol:

basta applicare bernoulli, l'energia totale di un fluido vale la somma della quota geodetica (densità per altezza del battente) + quota cinetica (1/2 per velocità al quadrato) + quota barometrica (pressione).
Finchè sto nel recipiente il valore è pari alla pressione più la quota geodetica che è massima sul fondo del recipiente, se apro un foro il massimo teorico è dato da questa energia potenziale convertita tutta in energia cinetica.
Nella realtà poi bisognerebbe tener conto anche della viscosità, della caduta di pressione dovuta all'ugello con conseguente possibile vaporizzazione ecc.

ecco un test su un rolex :D
https://www.youtube.com/watch?v=U66kakrawhY

L'argomento è noto con il termine di "Foronomia" (idraulica 1).
Ti invio le prime pagine sull'argomento estratte dal libro "D. Citrini".

Devi sempre (come in tutte le formule) verificare il campo di applicazione per non ottenere risultati assurdi.

Allegato 383321

Allegato 383322

Con un ugello di de laval puoi raggiungere velocita' di uscita arbitrariamente alte.

Il taglio ad acqua viaggia anche a 4 volte la velocità del suono.

bisognerebbe vedere se la doccia ha o meno un ugello di De Laval per capire se può farti a pezzi l'orologio :-D
suono in acqua 1500m/s?

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... fino a 900, pare di si.. se vi piacciono le formule, qui spiegano bene

http://www.danielecortis.it/sapienza...ciali-waterjet

Nella domanda si specificava come la pressione del contenitore fosse fissa, quindi non credo che con 0.1 bar ad esempio io possa avere 1000m/s di velocita' del getto.

Ma l'ugello de Laval non funziona solo con i gas?

Con i liquidi secondo me ciupa.

Quindi con i liquidi, come è stato già scritto vale solo la formuletta velocità in m/s = radice quadrata di (196*pressione in bar).
Se moltiplicate per 3,6 avete anche la velocità in km/h.

Con 0,1 bar si esce a dei miseri 16 km/h qualunque sia la sezione del foro (entro certi limiti).

Questo con scarico libero in atmosfera che penso sia sempre il caso considerato.

Comunque per il teorema di Bernoulli tanta energia avete all'uscita e tanto ne avrete, al massimo, quando andate a sbattere contro qualcosa.

All'uscita del foro avrete tutta energia cinetica del getto che al massimo si ritrasformerà in energia di pressione totalmente ammettendo di arrestare completamente l'acqua (che poi non è verò ma tant'è).

Quindi se partite con 0,1 bar a monte del foro al massimo vi ritroverete con 0,1 bar a valle del getto.

Se la guarnizione dell'orologino è fatta in teoria per tenere almeno 3 bar o più la vedo dura che entri acqua.

Se entra acqua allora la guarnizione è danneggiata (o la sua sede dove deve fare tenuta).
In parole povere c'è un cosiddetto meato da qualche parte.

Altrimenti ci potrebbe essere una teoria più fantascientifica chiamando in causa la teoria degli O-ring o di alcuni tipi di guarnizioni.
O-ring e certi tipi di guarnizioni, per tenere, devono essere "energizzati" dalla pressione stessa (in pratica la pressione li deforma contro le pareti stesse della sede di tenuta).
Se la pressione non è sufficiente questi non vengono energizzati/deformati a sufficienza e di fatto non tengono.
Però non potrebbe essere questo il caso perchè altrimenti quando ci si inizia ad immergere, quando la pressione dell'acqua non è ancora sufficiente, la guarnizione non sarebbe mai energizzata e quindi dovrebbe entrare acqua sempre nella cassa dell'orologio.
Sarebbe una cosa da dementi.

Sempre gli O-ring e alcune guarnizioni devono essere "precompresse" un po' per farli appunto aderire alle pareti della sede e farli tenere già in condizioni di zero pressione.
Non parliamo poi se invecchiano, si disidratano e perdono elasticità: non tengono più come dovrebbero.

Magari la guarnizione in questione non è precompressa a sufficienza o è invecchiata.

Taaaanti anni fa andavo in acqua (sott'acqua) con un orologio a LCD con la cassa rettangolare tenuta da 4 vitarelle. Cosa c'è di strano, direte voi? Beh, le vitarelle si erano spanate e riuscivano a malapena a tenere la cassa in posizione, non certo a tenerla ben premuta sull'o-ring. Bastava però la pressione del cinturino sulla muta per rendere stagno il sistema e, nonostante l'abbia portato a profondità importanti, non è mai entrato un goccio di acqua.
Adesso vado in acqua con il mio Aqualand.... :) :) https://images-na.ssl-images-amazon....AC_UL1500_.jpg