Se un vaso sanguigno presenta un restringimento del 7% cosa accade alla velocità del sangue,
assumendo che si comporti come un fluido ideale? Vuole sapere quanto aumenta la velocità in percentuale
Se un vaso sanguigno presenta un restringimento del 7% cosa accade alla velocità del sangue,
assumendo che si comporti come un fluido ideale? Vuole sapere quanto aumenta la velocità in percentuale
L'equazione di continuità stabilisce che il flusso attraverso un tubo di un fluido incomprimibile è costante; allora
\[\mathcal{A}_1 \cdot v_1 = \mathcal{A}_2 \cdot v_2 \iff v_1 = \frac{\mathcal{A}_2}{\mathcal{A}_1} \cdot v_2 \implies v_1 = \frac{0,93\mathcal{A}_1}{\mathcal{A}_1} \cdot v_2 = 0,93 \cdot v_2\,.\]
Allora
\[\left(\frac{v_2 - v_1}{v_1}\right) \times 100 = \left(\frac{\frac{v_1}{0,93} - v_1}{v_1}\right) \times 100 = \left(\frac{1}{0,93} - 1\right) \times 100 \approx 7,53\%\,.\]
Curiosità
Viene specificato "fluido ideale" in quanto, altrimenti, tale risoluzione sarebbe stata una mera approssimazione del caso di un fluido viscoso, quale il nostro sangue:
Esso ha un moto pseudo-laminare; tuttavia, aumentando il coefficiente di Reynolds, indice del grado di turbolenza, ad esempio attraverso l'applicazione di un laccio emostatico o compressore, è possibile rendere il suo moto turbolento, permettendo di misurare, tramite i noti "battiti" causati da tale turbolenza, la pressione sanguigna attraverso uno sfigmomanometro.
Un liquido ideale (ma non un fluido qualsiasi) mantenuto, da una pompa di potenza costante, in moto in una condotta rigida orizzontale mantiene costante nel tempo e uniforme nello spazio la portata q, prodotto fra le sezione S(x) nella posizione x e la velocità di scorrimento v.
Se il "restringimento del 7%" riguarda una misura lineare L della sezione S = k*L^2 allora
* q = S*v = s*V ≡ S/s = V/v ≡ k*L^2/(k*(93*L/100)^2) = V/v ≡ V/v = 10000/8649 ~= 1.1562
e la velocità aumenta quasi del 16%.
Se il "restringimento del 7%" riguarda la superficie della sezione allora
* q = S*v = s*V ≡ S/s = V/v ≡ S/(93*S/100) = V/v ≡ V/v = 100/93 = 1.(075268817204301)
e la velocità aumenta poco più del 7.5%.
Q = S v
0.93 So * k vo = So vo
k = 1/0.93 = 1.0753 => la velocità aumenta del 7.5 %
La portata Q rimane costante e riferendo il restringimento alla sezione si ha :
ΔV = 100*(1/0,93-1) = 7,527 %
A1 * v1 = Ao * vo; (Portata costante);
Ao > A1; allora la velocità v1 aumenta nel restringimento;
A1 = Ao - Ao * 7/100 = Ao * (1 - 7/100); (l'area A1 si restringe di 7/100 rispetto ad Ao;
A1 = Ao * (100/100 - 7/100) = Ao * 93/100;
Ao * 93/100 * v1 = Ao * vo;
93 100 * v1 = vo
v1 = vo * 100 /93 ;
v1 = 1,075 vo;
v1 - vo = 1,075 vo - vo = 0,075 vo;
aumento percentuale = 0,075 vo / vo = 0,075;
aumento percentuale della velocità = 7,5/100 = 7,5 %.
Ciao @marco-defe