La portata e l’equazione di continuità

Portata e continuità: dove il tubo si stringe, l’acqua accelera

In un tubo pieno d’acqua, in ogni sezione passa ogni secondo lo stesso volume: la portata. Dove il tubo è largo l’acqua va piano, dove si stringe deve andare più veloce. È quello che succede quando si stringe con il dito la bocca di un tubo per annaffiare.

Velocità nel tubo —
Velocità nella strozzatura —
Rapporto delle velocità —
Portata in massa —
Q = A · v (m³/s)
A₁ v₁ = A₂ v₂

La portata Q è il volume di fluido che attraversa una sezione in un secondo. In un tempo Δt passa un cilindretto lungo v Δt e di base A: il volume è A v Δt, quindi Q = A v.

L’acqua è praticamente incomprimibile e il tubo non ha perdite: il volume che entra deve uscire. La portata è la stessa in ogni sezione, A₁ v₁ = A₂ v₂ (equazione di continuità). Con un diametro dimezzato la sezione è un quarto e la velocità quadruplica.

Le particelle sono disegnate a intervalli di tempo uguali: dove l’acqua corre sono più distanti. Il gruppo arancione è sempre lo stesso volume d’acqua: nella strozzatura diventa più stretto e più lungo.

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