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Ugello "De Laval"
Ugello "De Laval"
(ugello convergente-divergente)
Quindi, che cos'è l'ugello ? E' semplicemente il foro dal quale vengono espulsi i gas ?
No. E' qualcosa che li accelera, ulteriormente.
Potete approfondire nella pagina alla voce "Ugello De Laval" su Wikipedia, ma potete trovare tantissime altre fonti.
Quello che ci interessa capire, è che grazie a questa forma è possibile accelerare i gas espulsi molto più di quanto non farebbe la semplice compressione interna al motore.
E' presente una prima sezione, "convergente", che comprime il flusso fino alla sezione centrale, detta "gola". In questo punto, calcolato esattamente sulla base del flusso, i gas raggiungono idealmente la velocità del suono (che non è la velocità del suono "in aria", ma la velocità del suono per quel tipo di fluido). Questo consente un flusso "unidirezionale", che viene poi trasferito alla sezione "divergente": in questa parte i gas si espandono,
Immaginate di essere in una galleria affollata. Quando la galleria si restringe, cosa succede alla folla?
"Le persone si muovono più velocemente nel punto stretto per evitare l'ingorgo"
Questo è simile a ciò che accade nella parte convergente dell'ugello
La parte convergente
Il gas entra lentamente ad alta pressione
Come la folla nella galleria, le molecole sono "costrette" ad accelerare quando lo spazio si restringe
Questo segue il principio di Bernoulli: quando l'area diminuisce, la velocità aumenta e la pressione diminuisce
La gola (sezione critica)
È il punto più stretto dell'ugello
Qui il flusso raggiunge la velocità del suono (Mach 1)
È un punto critico: il flusso non può accelerare ulteriormente in un condotto convergente
La parte divergente - Il "trucco" geniale
Qui avviene la "magia": anche se il condotto si allarga, il gas continua ad accelerare!
La spiegazione intuitiva:
Il gas si sta muovendo a velocità supersoniche
A queste velocità, il comportamento del gas è "contro-intuitivo"
L'espansione permette alle molecole di "spingersi" a vicenda, aumentando ulteriormente la velocità
La pressione continua a diminuire, convertendosi in energia cinetica
Nel nostro "razzo ad acqua", non ha alcuna utilità
Nel nostro "razzo ad acqua", non ha alcuna utilità
Perchè ? Riuscite a intuire il motivo ?
L'acqua non è un fluido comprimibile, di conseguenza i pricipi sui quali si basa l'ugello convergente-divergente non funzionerebbero.
Tuttavia....
Se aggiungiamo "sapone" all'acqua, e agitiamo la bottiglia in modo da formare una schiuma, "potrebbe" in parte comportarsi come un fluido comprimibile.
Se usiamo un gas liquefatto per comprimere l'acqua nella bottiglia, "potrebbe" comportarsi come un fluido comprimibile.
....e se facessimo un razzo a "cocacola e mentos" ?
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