Il principio di Bernoulli

Un fluido in moto scambia pressione con velocità: dove scorre più in fretta preme meno di lato, e la pressione scende. Per questo l'aria che sfreccia su un'ala curva o l'acqua che si stringe in un tubo sottile tirano a pressione minore del fluido più lento intorno.

La formula

P + ½ · ρ · v² = costante

  • P — pressione (Pa): la forza di spinta che il fluido esercita per unità d'area
  • ρ — densità (kg/m³): quanta massa è impacchettata in ogni metro cubo di fluido
  • v — velocità (m/s): quanto veloce scorre il fluido in quel punto

Esempio risolto

Acqua a 1000 chilogrammi al metro cubo scorre a 2 metri al secondo in un tubo largo, poi accelera a 4 metri al secondo nella sezione stretta. Quanto cala la pressione?

  • ρ = 1000 kg/m³
  • v₁ = 2 m/s
  • v₂ = 4 m/s
  1. ΔP = ½ · ρ · (v₂² − v₁²)
  2. ΔP = ½ · 1000 kg/m³ · (16 − 4) m²/s²

ΔP = 6000 Pa

Mettiti alla prova

L'acqua passa da un tubo largo a una sezione stretta e accelera. Cosa succede alla pressione nella sezione stretta?
  • Aumenta
  • Risposta corretta: Diminuisce
  • Resta uguale

Giusto! Flusso più veloce, pressione minore — Bernoulli in azione.

Stessa acqua, sempre 1000 chilogrammi al metro cubo e stavolta 1 metro al secondo nel tubo largo, ma ora accelera a 3 metri al secondo nella parte stretta. Qual è il calo di pressione?
  • Risposta corretta: 4000 Pa
  • 8000 Pa
  • 1000 Pa

Esatto — ΔP = ½ · 1000 · (9 − 1) = ½ · 1000 · 8 = 4000 Pa.

Dove lo vedi

L'ala di un aereo è il caso classico: l'aria che scorre sulla superficie superiore curva si muove più veloce dell'aria al di sotto, quindi, per questo principio, la sua pressione scende, e l'ala viene spinta verso l'alto dal basso più forte di quanto viene premuta verso il basso dall'alto. Lo stesso binomio flusso-veloce-significa-pressione-bassa tira verso l'interno la tenda della doccia sopra l'acqua che scorre e avvicina due fogli di carta quando ci soffi in mezzo.

Errori comuni

L'errore istintivo inverte il principio: siccome il fluido nella sezione stretta si muove più veloce, di sicuro spingerà più forte lì — in realtà un flusso più veloce significa una pressione più bassa, perché quella velocità è stata comprata con la pressione. Occhio anche all'algebra: il calo dipende dalla differenza delle velocità al quadrato, v₂² − v₁² — prima eleva al quadrato ciascuna velocità, poi sottrai. Per velocità di 2 e 4 m/s la differenza dei quadrati è 16 − 4 = 12, non (4 − 2)² = 4.

Come si collega

Questa è la conservazione dell'energia applicata a un fluido in moto: il termine ½ · ρ · v² è l'energia cinetica per unità di volume, e la pressione è la capacità di spingere che il fluido ha immagazzinato, scambiata avanti e indietro lungo una linea di flusso mentre la loro somma resta costante. Completa l'unità sui fluidi — pressione in quiete, pressione trasmessa, pressione come spinta di Archimede, e infine pressione barattata con la velocità.

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