(wrong string) � quando qualcosa affonda si crea un risucchio?

From: Andrea <andrea2_at_despammed.com>
Date: Sun, 26 Dec 2004 12:40:01 +0100

"Dario" <melasto_at_inventando.ora> ha scritto nel messaggio
news:vDIyd.1016$H%6.29932_at_twister1.libero.it...
> Leggendo un passo della cronaca ormai nota della tragedia del Titanic mi �
> sorta questa domanda:
>
> perch� quando qualcosa affonda (in questo caso una nave) si crea un
> risucchio?
>
> Qual � la fisica che sta alla base di questo fenomeno?
>
[..]

Ciao, Dario,

sono perplesso, ma davvero si crea questo risucchio? Ci sono evidenze
testimoniali precise che persone non intrappolate nella nave, siano
decedute a causa di esso? Non conosco abbastanza la vicenda per
poter giudicare, ma ad occhio mi pare che quello del risucchio dovuto ad
una nave che affonda sia un mito, anche se capisco che col freddo, lo
shock, il buio, ecc., anche un piccolo effetto di aspirazione che si
aggiunga a "questo poco" pu� facilmente rivelarsi letale.

Comunque i meccanismi che mi vengono in mente sono tre:
1) quando la nave affonda, porta con s� molta aria, che esce da finestre,
fumoliere, prese d'aria, in forma di bolle, ed il cui posto viene dunque
preso dall'acqua. Si crea cos� un flusso di acqua verso la nave. Questo
effetto si aggiunge ad un altro che � l'unico presente per un corpo rigido
ed impermeabile che si muove in un fluido ideale: quando il corpo avanza
nel fluido, l'acqua che gli si para di fronte nel suo moto deve "spostarsi"
per "farlo passare" ed andare ad occupare lo spazio che il corpo "lascia
libero" dietro di s�. La presenza di una scia dietro un corpo che si muove
in un fluido reale complica le cose, ma comunque chi sta sopra la nave �
spinto verso di essa, anche se chi stava sotto la nave viene inizialmente
spinto verso l'alto.
Gi� solo risalire questi flussi d'acqua diretti verso la nave pu� essere un
casino, nelle suddette condizioni. In pi� le bolle d'aria che risalgono in
un certo senso abbassano localmente la densit� del fluido in cui uno si
muove, cio� il galleggiamento � ridotto. E pure questo non aiuta.

2) Un altro possibile meccanismo � legato alla generazione di vortici di
scia.
Quando un corpo tozzo si muove in un fluido, per certi intervalli del numero
di Reynolds si genera una scia di vortici dietro il corpo, che sono quasi
stazionari rispetto al fluido indisturbato, cio� restano dietro rispetto al
corpo. Questi vortici presentano ovviamente una pressione che decresce
verso il loro asse, ergo particelle ad assetto positivo (galleggianti, come
le persone con giubbotti salvagente o polmoni pieni d'aria) sarebbero
trattenute al loro interno invece di galleggiare verso l'alto. Peccato che
il caso della nave sia molto pi� complicato: il numero di Reynolds �
altissimo, per cui il moto � turbolento e di certo si generano dei vortici,
ma con una struttura molto complessa e difficile da indagare. Inoltre
l'intensit� di questi vortici � legata alla velocit� con cui la nave
affonda: dato che questa credo sia molto bassa, per via dell'aria, della
notevole resistenza idrodinamica dovuta alla forma irregolare, ecc., si
potrebbero generare vortici anche "poco intensi", ed a meno di non
finire vicini al centro, dove le velocit� i gradienti di pressione sono
alti, non � detto che l'effetto di "cattura" sia pericoloso.

3) Una combinazione di 2) e 3) potrebbe forse essere il problema principale.
Il flusso radiale di acqua diretto verso la nave, dovuto al fatto che l'aria
se ne va sotto forma di bolle, porta vicino la nave delle particelle di
fluido molto lontane, che avranno una velocit� tangenziale, sia pur piccola,
ed un momento angolare (rispetto alla "retta" verticale lungo cui la nave
affonda) L = r*V_t*rho dove r � la distanza dall'asse, V_t la componente
tangenziale della velocit� e rho la densit� dell'acqua. Quando una
particella si avvicina alla nave, essa conserva in buona parte il suo
momento angolare (chiediti perch�). Avrai allora velocit� molto alte vicino
alla nave, cio� si crea un vortice. Stavolta la vorticit� potrebbe essere
maggiore, e la somma di gradienti di pressione diretti verso l'asse del
vortice, gradienti di pressione diretti verso la nave per via del flusso
radiale, ed alte velocit� vicino l'asse e vicino agli ingressi di acqua
nella nave, potrebbero causare seri problemi a qualcuno che si trovi
a dover risalire questo poco.
E' ovvio che solo parte di quest'acqua finisce veramente dentro la nave:
la maggior parte fa dei "giri in tondo" attorno alla nave. Se per� resti
sotto per un tempo sufficiente, � magra consolazione sapere che dopo
potresti tornare su....


Insomma tutti questi sono meccanismi plausibili, ma dato che la velocit� con
cui la nave affonda � bassa, e che tale velocit� � legata alla quantit� di
vorticit� generata, credo che, escluso il flusso d'acqua entrante dovuto a
porte, finestre ecc. (che diviene davvero impetuoso solo molto vicino alla
nave) per il resto non ci dovrebbe essere un risucchio molto pericoloso. In
realt� il caso reale � complicato, e richiederebbe per essere simulato bene
dei numeri di Reynolds molto alti e degli oggetti forati (se pensate che
buttare una biglia di ferro in un bicchiere vi aiuti a capire cosa succede
siete del tutto fuori strada). Perci� non so darti una risposta affidabile.


Ciao,

Andrea
Received on Sun Dec 26 2004 - 12:40:01 CET