Meccanica dei fluidi - Liquidi
Arganetto idraulico
SCHEDA TECNICA
INVENTARISTATO
Arganello idraulico
Arganello idraulico
1818Nº //
1838Nº //
P.A.Nº //
1870756
1925a450
Completo
Integro
Funzionante D
Dimensioni
MATERIALI: latta, acciaio, vetro, vernice
BIBLIOGRAFIA & PRESTITI
DATABASE
Datazione: 31 maggio 1914
Nel Museo A. M. Traversi - Vetrina D
Descrizione          Funzionamento: spiegazione - verifica          Testi&Curiosità


Immagine, Malfi, © D 2008
Fonti
Ambrosoli G. (1854) pag. 930, fig. 155
Battelli A. - Cardani C. (1922) Vol. 1, pag. 363, fig. 155
Clerc A. (1885) pag. 146, fig. 155
Despretz C. (1832) pag. 52, fig. 155
Drion Ch. - Fernet E. (1877) pag. 59, fig. 155
Ganot A. (1883) pag. 59, fig. 155
Ganot A. (1861) pag. 54, fig. 155
Giordano G. (1862) Vol. 1, pag. 127, fig. 155
Jamin J. (1880) pag. 59, fig. 155
Milani G. (1869) Vol. 2, pag. 33, fig. 155
Murani O. (1906) Vol. 1, pag. 237, fig. 155
Perucca E. (1937) Vol. 1, pag. 430, fig. 155
Pinto L. (1892) pag. 157, fig. 155
Privat Deschanel A. - Pichot (1871) pag. 119, fig. 155
Ròiti A. (1908) Vol. 1, pag. 189, fig. 155
 

Questo strumento ha il compito di evidenziare la pressione che sollecita le pareti laterali di un recipiente pieno di liquido in quiete attraverso gli effetti dinamici (rotazione) che si possono ottenere dallo squilibrio di tali pressioni per la presenza sulle pareti stesse di un foro dal quale il fluido è libero di fuoriuscire. Considerando in un primo momento un contenitore cilindrico retto pieno d'acqua (o pieno di un qualsiasi liquido), per la prima legge e la terza legge delle tre leggi della pressione dei liquidi, sul contorno (circolare) della parete laterale del contenitore (ottenuto sezionando il vaso con un piano orizzontale ad un certa altezza dal fondo) agisce una pressione idrostatica proporzionale alla profondità dal pelo libero del liquido. Queste pressioni sono per ogni quota uguali lungo il contorno e si equilibrano vicendevolmente, ma ciò non significa affatto che esse non siano presenti.

Lo strumento presenta un contenitore circolare in latta verniciata in marrone all'esterno e di bianco all'interno che funge da base al sistema di sostegno (una fascia di latta a forma di U) dell'elemento attivo dell'apparato, cioè un cilindro cavo a fondo cieco sempre di latta e svasato in corrispondenza della base superiore. Questo cilindro è libero di ruotare attorno al suo asse di simmetria verticale in quanto risulta fissato in corrsipondenza della base su di un perno e nella parte alta tramite una vite a pressione che si innesta su una struttura di raccordo. La vite può essere sollevata per permettere lo smontaggio di tale elemento dal corpo di sostegno. Poco sopra al fondo il cilindro presenta, perpendicolarmente all'asse di rotazione, due tubi di piccola sezione che terminano con un cappellotto chiuso in acciaio con un foro in corrispondenza della superficie laterale (ugello). Ciascun cappellotto in acciaio si innesta a vite sul tubo di latta. Riempiendo d'acqua il cilindro, essa è libera d'uscire da ogniuno dei due ugelli. Si tenga presente che per la realizzazione di tale fotografia il cilindro è stato bloccato. Infatti quando esce acqua dagli ugelli, il cilindro accelera gradualmente (fase transitoria) fino a ruotare con una velocità angolare costante di circa 90 giri al minuto, se si ha cura di mantenere costante il livello dell'acqua.

La rotazione dell'elemento attivo dell'apparato si spiega nel modo seguente. Si consideri una fascia orizzontale di superficie del cappellotto d'acciaio di altezza pari al diametro del foro. In assenza del foro, su tale fascia agisce una pressione la cui intesità è proporzionale all'altezza rispetto al pelo libero del fluido. Se il livello dell'acqua nel cilindro non varia, questa pressione si mantiene immutata. Lungo i lati opposti del contorno considerato tali pressioni si equilibrano vicendevolmente. Tuttavia ciò non è più verificato se si considera la presenza del foro che permette la fuoriuscita di liquido. In questo caso l'idraulica insegna che la distribuzione delle pressioni lungo il lato della fascia interessato dal foro è tanto più modificato quanto più ci si avvicina al foro stesso. Ne segue che la distribuzione delle pressioni sulla parete senza foro è diversa rispetto a quella con il foro ed è proprio tale squilibrio delle pressioni rispetto all'andamento simmetrico che dà vita ad una forza idrodinamica F a livello del cappellotto d'acciaio con verso opposto a quello d'uscita del liquido dall'ugello. Tale forza prende il nome di reazione d'efflusso. Si osservi poi che ciascuna reazione d'efflusso presenta momento non nullo rispetto all'asse di rotazione del cilindro. Di fatto queste due forze vanno a costituire una coppia di forze con il risultato che il cilindro si mette a ruotare. Quando il momento delle forze d'attrito eguaglia il momento prodotto dalle forze d'efflusso, il cilindro ruota con velocità angolare costante solo se il livello del liquido viene mantenuto costante, altrimenti si ha una graduale decelerazione.

Si vuole osservare che la soluzione analitica del problema richiede la considerazione del contributo alla pressione sulle pareti laterali del condotto e dell'ugello della forza centrifuga dovuta alla rotazione del cilindro. In altre parole, la pressione lungo il condotto cilindrico per una certa distanza R dall'asse di rotazione dipende, oltre che dall'altezza del liquido entro il cilindro, anche dalla velocità angolare.