Elementi di idrostatica

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All’interno dei corsi di laurea in Ingegneria Civile e Ambientale trova quasi sempre collocazione almeno un corso di Idraulica, Costruzioni Idrauliche o Meccanica dei fluidi. In tutti i casi, la trattazione parte sempre dalla teoria riguardante il comportamento delle acque (o dei fluidi) in uno stato di quiete, la cosiddetta Idrostatica, che si differenzia invece dall’idrodinamica (o dalla fluidodinamica).

Oggi pubblichiamo una brava dispensa di Elementi di Idrostatica, che punta a dare allo studente proprio le nozioni di base di cui abbiamo appena parlato sopra. Il documento si divide in tre principali capitoli, e si conclude con un’appendice dedicata al momento d’inerzia, concetto di basilare importanza per buona parte delle applicazioni pratiche dell’ingegneria.

Il primo capitolo tratta del moto uniforme a superficie libera in condizioni laminari, caso tipico dei grandi canali scoperti: si parte dalle equazioni fondamentali del moto in questione, passando poi all’analisi della tensione e della velocità del fluido in funzione della profondità rispetto al pelo libero; successivamente, trova spazio la definizione di velocità media, che permette di introdurre anche il concetto di portata, e di studiare nuovamente la velocità e la tensione in funzione della velocità media stessa.

Il secondo capitolo riguarda invece l’analisi monodimensionale e la modellazione. Si inizia con una rapida panoramica delle tipologie di problemi che si possono incontrare, per poi introdurre il teorema di Buckingham, il concetto di scabrezza relativa, il numero di Reynolds, il coefficiente di Chezy, la velocità di attrito e il parametro di Darcy-Weisbach. Si conclude con alcune osservazioni sui modelli in scala e la definizione del numero di Froude.

Il terzo capitolo parla infine della spinta idrostatica, con una parte dedicata alla legge di Stevino e al teorema di Huygens-Steiner. L’appendice finale invece parte dal calcolo del momento di inerzia delle sezioni più comuni, per poi mostrare l’applicazione del teorema di Huygens-Steiner (con relativa dimostrazione) e introdurre il concetto di momento statico.

Le 30 pagine della dispensa sono inoltre corredate da una serie di esercizi che hanno lo scopo di mostrare puntualmente alcune applicazioni pratiche dei concetti di teoria esposti.

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