Effetto Venturi: velocità su, pressione giù
1 · Prevedi
L'acqua scorre in un tubo che si restringe a metà, come un tubo da giardino col pollice sopra l'apertura. Cosa succede alla pressione dell'acqua nella sezione stretta?
- La pressione aumenta nella sezione stretta perché l'acqua è più compressa.
- La pressione diminuisce nella sezione stretta perché l'acqua accelera.
- La pressione resta uguale ovunque: cambia solo la velocità.
2 · Configurazione
- Apri il preset Venturi e premi Reimposta. L'acqua scorre stabilmente in un tubo con sezione larga (A₁) e gola stretta (A₂).
- Attiva le letture di velocità in gola e caduta di pressione.
- Imposta area della sezione larga, area della gola e velocità d'ingresso per ogni prova e registra velocità in gola e caduta di pressione.
3 · Raccogli dati
| Area sezione larga A₁ (m²) | Area gola A₂ (m²) | Velocità d'ingresso v₁ (m/s) | Velocità in gola v₂ (m/s) | Variazione di pressione ΔP = P₂ − P₁ (kPa) |
|---|---|---|---|---|
| 4.00e-4 | 1.00e-4 | 2.00 | ||
| 4.00e-4 | 1.00e-4 | 3.00 | ||
| 4.00e-4 | 2.00e-4 | 4.00 |
Traccia la variazione di pressione ΔP (asse y) contro la velocità in gola v₂ (asse x) per le tre prove.
4 · Analizza
- Per una prova, calcola v₂ = A₁v₁/A₂ dalla continuità, poi ΔP = P₂ − P₁ = ½ρ(v₁² − v₂²) dall'equazione di Bernoulli. Confronta entrambi con le letture — ΔP risulta negativo: è così che «la pressione è caduta alla gola» appare come numero con segno.
- In termini di conservazione dell'energia, spiega perché la pressione di un fluido deve scendere dove la velocità sale in un tubo orizzontale.
5 · Estendi
- Carburatori e atomizzatori di profumo sfruttano l'effetto Venturi per aspirare un secondo fluido nella gola stretta. Con i tuoi dati di variazione di pressione, spiega perché una regione di bassa pressione lì può tirare su liquido da un tubo laterale.
- L'esperimento dell'ala usa questo stesso modello continuità + Bernoulli con aria invece di acqua. Ti aspetti una differenza di pressione maggiore o minore a parità di velocità e aree? Perché?
La fisica dietro questo esperimento
Equazione di continuità
Per un fluido incomprimibile in un tubo, la portata (area × velocità) dev'essere la stessa ovunque lungo il tubo: A₁v₁ = A₂v₂. Restringere il tubo costringe il fluido ad accelerare.
Equazione di Bernoulli
Lungo una linea di corrente orizzontale, la pressione di un fluido più la sua energia cinetica per unità di volume resta costante: P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂². Dove la velocità aumenta, la pressione deve diminuire a compensazione.