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Problema fisica - fluidi

  

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Un recipiente alto 2 m, e interamente riempito d’acqua, presenta un foro di sezione 60 mm^2 alla
base. Calcolare quanta acqua fuoriesce dal recipiente nell’unità di tempo.

Io ho ragionato in questo modo:

Calcolo la velocità con il principio di Torricelli, ovvero radice quadrata di 2gh e ottengo come risultato 6,3 m/s

Dall'equazione di continuità A1 x v1 = A2 x v2 = portata del fluido, posso ottenere la quantità di acqua facendo il prodotto tra l'area della sezione alla base x 6,3 m/s = 3,78 x 10^-4 

è corretto questo procedimento?

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Giusto il teorema di Torricelli:

v = radice(2 g h) = rad(2 * 9,8 * 2) = 6,26 m/s;

Portata:

Q = Area * velocità; è la  quantità di fluido in m^3 che fuoriesce dal foro in 1 secondo di tempo.

Area = 60 mm^2 = 60 * 10^-6 m^2;

Q = 60 * 10^-6 * 6,26 = 3,76 * 10^-4 m^3 / s= 3,76 * 10^-1 dm^3 / s;

Q = 0,376 dm^3 / s

1 dm^3 = 1 litro;

Q = 0,38 litri/s (circa).

Si considera circa 0 m/s la velocità di discesa del fluido nel punto in alto del recipiente se l'area è molto più grande dell'area del forellino alla base. Così si può applicare la formula di Torricelli v = rad(2 g h).

Il tuo procedimento è corretto.

ciao @fxdericx

@mg grazie mille



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Sì e no: sarebbe corretto se l'altezza dell'acqua restasse costante, cioè se la superficie del pelo libero fosse infinita.
Però il testo dell'esercizio, dicendo "recipiente", esclude tale infinità.
E inoltre, dicendo "nell'unità" con l'articolo determinativo, ESCLUDE CHE IL PROBLEMA SI POSSA RISOLVERE senza conoscere l'esatta forma del recipiente e di quale unità si tratti (il primo secondo, il 174-mo, quello fra l'istante T e l'istante T + 1, ... o che?).
CIOE', SCRITTO COSI', IL PROBLEMA E' MALPOSTO.
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PROBLEMA BEN POSTO #1
Un recipiente pieno d'acqua fino a due metri d'altezza ha alla base un foro con 60 mm^2 di sezione. Calcolare quant'acqua esce dal foro nel primo secondo dall'apertura sapendo che il calo di livello è trascurabile.
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Col testo in questa forma il tuo procedimento è corretto.
* S = 60 mm^2 = 60/10^6 m^2
* v = √(2*g*h) = √(2*9.80665*2) = √(39.2266) m/s
* Q = q*Δt = v*S*1 = (60/10^6)*√(39.2266) m^3 ~= 0.375787 L (al mm^3)
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PROBLEMA BEN POSTO #2
Un recipiente, prismatico o cilindrico di sezione S m^2, pieno d'acqua fino ad H metri d'altezza ha alla base un foro con s << S m^2 di sezione. Calcolare il flusso d'acqua dal foro tenendo conto del calo di livello.
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Col testo in questa forma serve la tua equazione di continuità, che conduce a un problema di calcolo differenziale. Probabilmente lo potrai studiare fra qualche anno, se t'iscriverai a un Liceo Scientifico o a un ITIS Abacus.

@exprof guardi, attualmente sono iscritta al primo anno di università e tutti questi problemi sono inventati dal mio docente di fisica, solo che trovo difficoltà a svolgerli proprio perché a parer mio sono posti male e quindi mi blocco nei procedimenti

@fxdericx
SANTU, SANTU, SANTU DIAVULUNI (© Leonardo Sciascia, mi pare)
Ma l'anno di corso si deve dichiarare insieme alla domanda, gli svolgimenti sono differenti! Nel pomeriggio vedo di prepararti un'altra risposta.

@exprof in realtà il professore ce li fa svolgere praticamente come se stessimo alle superiori (anche perché studio Chimica e Tecnologia Farmaceutiche e quindi fisica non è fatta in maniera dettagliata come ad ingegneria o stesso alla facoltà di fisica)



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Un recipiente alto 2 m, e interamente riempito d’acqua, presenta un foro di sezione 60 mm^2 alla
base. Calcolare quanta acqua fuoriesce dal recipiente nell’unità di tempo.

 

immagino non ti sia richiesto l'uso di una equazione differenziale, pertanto si suppone che l'altezza non cambi :

velocità di efflusso Ve = √2gh = 10√4*9,806 = 62,63 dm/sec 

portata Q = V*A = 62,63 dm/sec *60*10^-4 dm^2 = 0,376 dm^3/sec (litri/sec) 

 



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