Materiale occorrente:
– una pallina da ping pong
– un asciugacapelli
Procedimento:
Accendi l’asciugacapelli, dirigi la sua bocca verso l’alto e posiziona una pallina sopra il getto d’aria.
La pallina rimane sospesa nel flusso d’aria, anche se provi a spostarla un pochino lateralmente o se inclini leggermente l’asciugacapelli.
Bellissimo vero?
Ma perché la pallina rimane sospesa nel getto d’aria?
La pallina rimane sospesa perché la pressione esercitata dal flusso d’aria uscente dal phon è sufficiente a generare una forza che bilancia la forza di gravità, che vorrebbe trascinare la pallina verso il basso.
Puoi notare che la pallina fluttua leggermente su e giù: il moto dell’aria che esce dall’asciugacapelli non è regolare, e quindi a volte prevale la forza di gravità (e la pallina scende), a volte la pressione dell’aria (e la pallina sale).
Ma perché la pallina non sfugge di lato, anche se provo a spostarla o se inclino l’asciugacapelli?
La spiegazione facile facile che viene fornita a volte è basata sull’equazione di Bernoulli: l’aria che si muove attorno alla pallina (vedi linee bianche nel filmato qui di seguito) deve percorrere un tragitto più lungo rispetto a quella che fluisce lontano dalla pallina (linee blu nel filmato).
Per il principio di Bernoulli, a maggiore velocità corrisponde una pressione inferiore, quindi la pressione vicino alla pallina è più bassa di quella nelle zone più lontane dal flusso. Si genera allora una forza dalle zone esterne verso le zone interne che tiene la pallina al centro del flusso d’aria.
L’equazione di Bernoulli però vale per fluidi incomprimibili, se la velocità è la stessa in tutti i punti di una sezione traversale e se la corrente è stazionaria, ipotesi che non valgono in questo caso.
Se la pallina viene spostata o si inclina l’asciugacapelli, la pallina tende a rimanere nel centro del flusso non per un comportamento idealizzato dei fluidi, ma per l’effetto Coandă: le particelle di un fluido in movimento in prossimità di una superficie vengono rallentate per attrito, e subiscono l’effetto delle forze di adesione. Tendono quindi a seguire la curvatura della superficie.
Le particelle di fluido negli strati immediatamente vicini tendono a seguire, a causa delle forze di coesione, quelle a contatto con la superficie, modificando anch’esse la loro traiettoria per aderire alla superficie.
La forza esercitata dalla pallina sul fluido per modificarne la traiettoria deve essere bilanciata per il principio di azione e reazione da una forza uguale e contraria esercitata dal fluido sulla pallina: è questa la forza di richiamo che mantiene la pallina nella sua posizione di equilibrio al centro del flusso d’aria.
L’effetto Coandă spiega anche il volo degli aerei (qui un altro interessante esperimento sull’effetto Coandă).
Questo esperimento è il prodotto del progetto PCTO di Alessandro P. , studente di Liceo Scientifico in collaborazione con i Volontari del Servizio Civile Universale nell’ambito del progetto Germogli di Conoscenza.
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