Bernulli nel nuto
TopoLino
Castel Chariot
Il teorema di Bernoulli nel nuoto, anche se le poche volte che ho letto
qualcosa di teoria l'ho visto applicato, non può essere usato nel nuoto.
Infatti, nelle sue varie formulazioni, prevede che almeno 2 di queste
condizioni siano verificate:
- campo di moto del fluido stazionario
- campo di moto del fluido irrotazionale
Entrambe le condizioni nel nuoto non son verificate (la prima quantomeno
perchè il corpo immerso in acqua - cioè il nuotatore - non mantiene costante
la propria "forma", la seconda perchè nuotando si creano dei vortici che
rendono il campo rotazionale) quindi non può essere applicato.
Questo, ovviamente a rigore di teoria, è quello che insegnano i
fluidodinamici..
"TopoLino" <lino...@libero.it> ha scritto nel messaggio
news:bbpqvt$c8m$1...@lacerta.tiscalinet.it...
carlo boni
"TopoLino" <lino...@libero.it> ha scritto nel messaggio
news:bbpqvt$c8m$1...@lacerta.tiscalinet.it...
>
>
le remate, ad esempio.
in sostanza le particelle vanno a velcità diverse sopra e sotto il "corpo"
(la mano, diciamo), quindi si crea un differenziale di pressione e di
conseguenza una spinta (portanza???), verso l'alto o il basso.
o almeno questo è ciò che pensavo prima di leggere la risposta di Castel
Chariot, di cui però non ho capito "molto". Se riesci a riportarmela con un
linguaggio più semplice (da buon liceale diciamo....) mi faresti una
cortesia.
carlo
Castel Chariot
> le remate, ad esempio.
> in sostanza le particelle vanno a velcità diverse sopra e sotto il "corpo"
> (la mano, diciamo), quindi si crea un differenziale di pressione e di
> conseguenza una spinta (portanza???), verso l'alto o il basso.
>
Un corpo immerso in un liquido (reale!) in movimento relativo rispetto a
esso crea sempre una forza, usualmente definita aerodinamica nel caso di
aria (ma penso vada bene anche per un liquido)
Prendendo l'esempio semplice di un'ala che si muove in aria, scomponendo
questa forza in due direzioni si ottiene la portanza, che è perpendicolare
alla direzione del vento, e la resistenza, che è parallelo al vento e tende
a frenare il movimento.
Torniamo ora al problema del nuoto (fico, in questi giorni sembro un
professore di fisica!).
Cercherò di essere un po' + chiaro e semplice, spero di riuscirci.
Dunque, il moto di un fluido - sia esso un liquido o un gas - è governato
dalle equazioni di Navier-Stokes, che matematicamente sono delle equazioni
vettoriali differenziali alle derivate parziali non lineari, il che tradotto
in termini semplici vuol dire sostanzialmente irrisolvibili, se non in
simulazioni al computer.
Però, sotto determinate condizioni, queste equazioni possono subire delle
semplificazioni e assumere un aspetto + trattabile, come nel caso dei
teoremi (plurale!) di Bernoulli.
Però appunto devono essere verificate delle condizioni, che nel nuoto non
sono però verificate.
Queste condizioni, come dicevo prima, sono sostanzialmente 2:
- stazionarietà del campo di moto
- irrotazionalità del campo di moto
Procedendo con ordine, partiamo della stazionarietà del campo di moto.
Per capire cosa è un campo di moto stazionario, aprite un rubinetto,
preferibilmente non al massimo: avrete un campo di moto stazionario, almeno
mediamente stazionario.
Cioè, se continuate a misurare la velocità delle particelle d'acqua in un
qualsiasi punto, in quel punto otterrete sempre lo stesso valore, almeno
mediamente.
Questo è un campo di moto stazionario, cioè sostanzialmente un flusso che
non modifica le proprie proprietà nel tempo.
Questo avviene per esempio anche nel caso di un missile lanciato in acqua
che avanza a velocità costante. Pur muovendosi, se misuro la velocità
dell'acqua rispetto al missile sempre per esempio a dieci centrimeti dalla
punta del missile, questa avrà sempre lo stesso valore. Questo è un altro
caso di stazionarietà.
Naturalmente nel caso di un nuotatore questo non può essere vero, perchè
vorrebbe almeno dire che dovrebbe avanzare a velocità costante (cosa che per
altro non avviene) e non dovrebbe ne muoversi ne cambiare assetto.
Dei 3 teoremi di Bernoulli, già 2 non varrebbero.
Se il campo fosse irrotazionale, varrebbe almeno il terzo.
Un campo irrotazionale è un campo il cui rotore, che è un operatore
vettoriale, ha valore nullo, eliminando la non linearità delle equazioni.
Supponendo che l'ultima frase non sia chiarissima, chiarirò dicendo che in
presenza di vortici (turbolenza) il campo non può essere certamente
irrotazionale.
E siccome un nuotatore nuotando crea sempre della turbolenza, non è valida
nessuna delle ipotesi che stanno alla base del teorema di Bernoulli.
Quello di cui parlavi tu riferendoti alla remata è una versione "liceale"
del teorema di Bernoulli, per cui sarebbero necessarie ulteriori ipotesi per
essere valido, e che + o - suona così:
p+1/2rV^2=cost
dove:
p=pressione
r=densità
V=velocità
E' il classico esempio usato per spiegare come mai l'aereo vola.
L'aria passa attorno all'ala sopra e sotto, ma sopra per effetto cella
curvatura del dorso dell'ala, l'aria accelera andando + veloce.
Salendo la velocità, scende la pressione e quindi l'ala è risucchiata verso
l'alto e l'aereo vola.
Semplificando molto.
A mio umile avviso, il nuoto si basa sostanzialmente sulla conservazione
della quantità di moto.
Brutalmente, spostando dell'acqua verso il dietro, si ha l'effetto di essere
spostato verso l'avanti.
Questo combacierebbe anche con l'esigenza di cercare, durante la nuotata,
sempre dell'acqua ferma, in modo da ottenere una maggiore spinta.
Il teorema di Bernoulli non può essere applicato se non con rozzissime
approssimazioni.
Non vorrei contraddire i fisici del nuoto, la fluidodinamica non è nemmeno
il mio campo di specializzazione, ma mi sembra che quanto affermato sia
sostanzialmente corretto.
Spero di essere stato oltre che noioso almeno chiaro, se no fatemi sapere..
Ciao
carlo boni
> Quello di cui parlavi tu riferendoti alla remata è una versione "liceale"
esempio pratico (spero di farmi capire):
in acqua, in verticale, testa fuori, braccia larghe (posizione a "T"), mani
appena sott'h2o sull'h2o, arti inf fermi.
movimenti della bracci a tese prima in avanti (con le mani ruotate con il
palmo in avanti, pollice in alto in sostanza), poi indiietro (mani ruotate
palmo indietro, pollice in basso).
In questo caso: spinta sulle mani verso l'alto.
che differenza ci sarebbe con l'aereo (fatte salve tutte le semplificazioni
del caso)?
perche non dovrebbe valere bernoulli (almeno nella mia versione "da
liceale"...:-))?
La tua interpretazione del principio di conserv della quantità di moto come
principio alla base dell'avanzamento nel nuoto è senza dubbio coretta.
carlo
Nico
che differenza ci sarebbe con l'aereo (fatte salve tutte le semplificazioni
del caso)?
L'aereo vola non solo per Bernoulli!!! Come ti hanno scritto già, ci sono le
equazioni di Navier-Stokes.
L'aereo vola anche quando il moto non è stazionario, altrimenti tutte le
volte che accelera cadrebbe giù!
Inoltre le turbolenze non sono terribili, la portanza può esserci anche con
loro (bisogna considerare lo strato limite, è un po' complicato ma se vuoi
poi te lo spiego)!
Il teorema di Bernoulli non può essere applicato per i motivi che carlo boni
ti ha spiegato, questo però non vuol dire che non ci sia portanza!
La mano in acqua assume la forma di un profile alare (o quasi...) e ci sono
momenti della bracciata di alcuni stile che sfruttano proprio l'effetto
portanza. La bracciata a rana è forse quella che lo sfrutta di più. Questo
spiega anche l'esempio della nuotata a "T" di cui parli.
Però quello che scrive Carlo Boni è corretto: il vero motore di un nuotatore
è la variazione del flusso di quantità di moto, almeno per quanto riguarda
le nuotate classiche. Bisogna infatti considerare anche (dettaglio non
trascurabile!) che la portanza ha bisogno di un certo tempo per generarsi...
e in una bracciata tempo c'e ne poco.
E non basta... se ci sono momenti in cui riusciamo a sfruttare la portanza,
allora utilizziamo anche la resistenza... La nostra mano si muove in modo
tale che la portanza e la resistenza create si sommino in modo da creare un
vettore spinta in direzione del moto!
Insomma spiegare la nuotata è un bel casino! E' la somma di molti effetti...
Ecco perché è così difficile nuotare bene. Molte volte quello che fa la
differenza in un campione è saper "sentire" l'acqua meglio degli altri....!
Nico
"carlo boni" <carlo...@virgilio.it> ha scritto nel messaggio
news:cMiEa.90949$g92.2...@news2.tin.it...
Nico
c'e------->c'è
"Nico" <nicose...@nospamhotmail.it> ha scritto nel messaggio
news:lkoEa.92759$g92.2...@news2.tin.it...
Castel Chariot
Prescindendo dal fatto che io in effetti criticavo l'uso del teorema per
spiegare i meccanismi del nuoto in generale e non della remata, nel tuo
esempio siamo probabilmente al limite dell'applicabilità del teorema di
bernoulli, effettivamente.
Il problema è che non appena inverti il movimento delle braccia,
inevitabilmente vengono a crearsi dei vortici e quindi - a rigore - il
teorema è inapplicabile.
Resta comunque il fatto che il teorema deriva dalle precedentemente citate
equazioni di navier-stokes che a loro volta derivano dalla conservazione di
moto, quindi è un cane che si mangia la coda.
Resta il fatto che se si vuole spiegare in maniera semplice il meccanismo
dandogli un minimo di scientificità, può andare anche bene applicare il
teorema, sapendo però che in fondo la verità non è propro quella ma +
complicata.
Un po' come quando, per esempio, mi hanno spiegato la bracciata a stile o a
dorso, e dopo qualche anno ho scoperto che in verità non bastava tirar giù
dritto ma era un po' + complessa..
Castel Chariot
Triathleta2003
Non si puotrebbe spiegare il tutto più in soldoni lasciando stare
formule ed altro ?
"Castel Chariot" <matt...@RIMUOVItiscalinet.it> ha scritto nel messaggio
news:dqDEa.70323$Ny5.2...@twister2.libero.it...
SPAM@invalid.tin.it Vasco
"Triathleta2003" <triatl...@libero.it> ha scritto nel messaggio
news:bbv1ar$mcg$1...@lacerta.tiscalinet.it...
> Raga... Non ci ho capito Nulla !!!
>
> Non si puotrebbe spiegare il tutto più in soldoni lasciando stare
> formule ed altro ?
Le leggi della fisica non sempre sono facili da capire se non si ricorre a
formule.
La discussione, se ho ben compreso, verteva sul fatto che le leggi di
Bernoulli fossero o no applicabili al nuoto.
A loro volta queste leggi sono dei casi particolari di leggi più complesse,
le cui equazioni non sono risolvibili.
Perchè le leggi di Bernoulli siano applicabili occorrono però delle
condizioni che nel nuoto non sono rispettate.
Quindi, in sostanza, non se ne fa nulla.
E' così o ho perso qualche passaggio?
Scusate l'intromissione, ma era giusto per fare il punto (le mie ultime
nozioni di fisica risalgono al liceo ed al primo anno dell'università, vale
a dire ad oltre 25 anni fa: sono sicuramente un po' arrugginito ... anche
perchè sto molto in acqua :-) ).
Ciao a tutti
Vasco
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Non è vero che il nuoto fa dimagrire: non ho mai visto un ippopotamo magro!
(non è nuova, lo so, ma è da un po' che con compariva)
carlo boni
"Castel Chariot" <matt...@RIMUOVItiscalinet.it> ha scritto nel messaggio
news:cqDEa.70322$Ny5.2...@twister2.libero.it...
> Resta il fatto che se si vuole spiegare in maniera semplice il meccanismo
> dandogli un minimo di scientificità, può andare anche bene applicare il
> teorema, sapendo però che in fondo la verità non è propro quella ma +
> complicata.
ok, ci siamo..!
ripeto, il mio intervento verteva sul "movimento in h2o", non in particolare
sulle nuotate.
bye
Castel Chariot
sempre stupende!