CAPITOLO 2: STATICA DEI FLUIDI - Dimeca

Valutiamo l’equilibrio dinamico del volumetto; in assenza di sforzi tangenziali
avremo solo forze di volume (forze di campo) e forze di superficie, nella fattispecie la
forza peso W r , localizzabile nel baricentro del cubo, e le forze di pressione F r S ,
agenti sulle facce esterne. La seconda legge di Newton si può dunque scrivere:
r r r r
F = δF + δW = δma (2.6)
∑
S
Per valutare il valore della pressione sulle diverse facce consideriamo uno
sviluppo in serie di Taylor limitato al primo ordine 1 .
La forza lungo l’asse y risulta
⎛ ∂p δy⎞ ⎛ ∂p δy⎞
∂p
δFy
⎜p− ⎟δxδz− ⎜p+ ⎟δxδz=−
δxδyδz
⎝ ∂y 2 ⎠ ⎝ ∂y 2 ⎠ ∂y
(2. 7.a)
Operando in maniera analoga lungo gli assi x e z si ha
δF
x
∂p
=− δxδyδz
∂ x
(2. 7.b)
∂p
δFz
=− δxδy δz
∂ z
(2. 7.c)
Il contributo complessivo delle forze di superficie è dato pertanto da
r r r v ⎛∂pr ∂pr
∂p
r⎞
δFS = δFx i + δ Fy j + δ Fz
k =− ⎜ i + j + k⎟δxδyδz
⎝∂x ∂y ∂z
⎠
(2.8)
Ricordando che il gradiente di una funzione di campo scalare f = f(x,y,z), come è la
pressione, è un vettore
r r ∂f r ∂f r ∂f
∇ f = i + j + k
∂x ∂y ∂z
(2.9)
∂f
f x+ x = f x0 + δx+
...
∂x
1
( δ ) ( )
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