Un po' di fisica dell'acqua 3

Carissimi amici Pam, ben ritrovati, proseguiremo ora il nostro viaggio tentando di spiegare alcune cose importanti che in pesca ci verranno sicuramente utili.
A differenza degli articoli precedenti, ho progressivamente eliminato le formule matematiche, tanto non penso che molti di voi si mettano a fare i calcoli per calcolare una determinata variabile. Penso invece sia più utile discorrere di un certo argomento e tentare di capirlo. Oh se poi qualcuno si appassiona e vuole formule e matematica, sono qua…
Partiamo introducendo un concetto molto importante: prendiamo un determinato volume di acqua, che viaggia all’interno di un canale a una certa velocità; se io in un preciso istante congelo il tutto, mi troverò che in una sezione, per ipotesi di un metro, passa un certo volume di acqua al secondo, il volume poi sarà calcolabile semplicemente come tre lati della sezione più l’altezza del pelo libero.
Spieghiamoci subito: il pelo libero non è una invocazione hippy, ne tanto meno una precisa richiesta, bensì il termine tecnico con cui si definisce il pelo dell’acqua.
L’altezza che va dal fondo al pelo libero si chiama tirante.
Anche qui si possono fare una marea di battute sui tiranti, tipo chi non sente è audioleso, chi non gli tira tirolese e potrei continuare per pagine e pagine..
Ma torniamo seri. Il volume sarà dato dall’area della base del canale, per l’area di un lato che avrà come dimensione il tirante, cioè l’altezza del pelo libero.
Ora, se il canale si restringe e la pendenza resta la stessa, perché passi la stessa quantità d’acqua mantenendo la stessa altezza relativa, dovrò per forza fare andare l’acqua più velocemente.
Ho fatto un casino vero?
Riprenderemo più tardi l’argomento, per ora limitatevi a credermi, poi capiremo meglio.
Per riuscire a studiare il moto dell’acqua devo cercare in qualche modo di disegnarlo.
Il problema se l’è posto un matematico di nome Eulero che ha condotto tutta una serie di esperimenti in cui, per comodità sua utilizzava del vino e non dell’acqua: era, a suo dire, più facile da far sparire dopo l’esperimento..
Il pratica Eulero ha detto che posso tracciare la traiettoria di un’ ipotetica particella definendo di fatto le linee di corrente come “ il luogo dei punti in un dato istante raggiunti dalle particelle che, negli istanti precedenti, avevano tutte attraversato un punto fisso del campo ”.
In altre parole, se un istante prima le particelle erano lì, nell’istante dopo sono là, se unisco il percorso per ciascuna particella trovo la traiettoria che ha percorso per arrivare da un punto a un altro.
Questo vale per moti così detti permanenti, cioè in condizioni ideali in cui la velocità non varia mai nel tempo. Altrimenti è applicabile con qualche opportuna correzione nei moti vari (quelli in cui la velocità varia lungo il percorso del fluido). Osserviamo il disegno qui sotto riportato Immaginiamo sia un canale con un restringimento. Possiamo immaginare di disegnare dei tubi di flusso entro i quali scorre una determinata quantità di acqua che chiamo che possiamo facilmente calcolare come dove V è la velocità e è la larghezza.
Se passo da a a avrò di conseguenza tre velocità
La cosa importante da osservare è che in pratica la quantità d’acqua resta costante e per fare questo varia la velocità che diventerà più veloce man mano che si restringe la sezione in cui passa.
Questo concetto può essere applicato non solo sulla variazione degli argini, ma anche sulla variazione del fondo, quindi, dove l’acqua è più veloce il fondo sarà più alto, viceversa in presenza di un fondo profondo.
Questo era abbastanza intuibile, ora applichiamo questo ragionamento in una situazione ovvero un ostacolo in mezzo alla corrente. Questo creerà un restringimento della sezione dell’alveo costringendo di fatto l’acqua ad accelerare per poter mantenere la portata costante. Infatti, ai lati di un masso avremmo maggiore velocità con un decremento del tirante, mentre prima del sasso avremmo un rallentamento con un aumento del tirante.
Ma dopo il sasso?
Se il sasso fosse perfettamente idrodinamico, le linee di corrente ritornerebbero tali e quali a prima superando il sasso e riportandosi alla naturale condizione di equilibrio.
Ma generalmente in pesca non troviamo sassi tanto idrodinamici anzi; in questi casi succedono molte cose:

- L’acqua sarà più veloce nella sezione che crea maggiore restringimento a parità di portata, cioè, se l’alveo è largo 10 mt, il masso è largo 1 mt ed è posto a 3 mt dalla riva, il lato a tre metri sarà quello con velocità maggiore, quello da 6 mt restante avrà la velocità minore. Il termine a parità di portata significa che, se il sasso crea un restringimento tale da ridurre la portata da un lato e deviarla decisamente su un altro, quello in cui passa più acqua sarà ovviamente quello più veloce.

- Si creano due flussi di corrente aventi velocità diverse che quando si incontrano formano dei vortici perché la corrente più veloce tende ad essere rallentata da quella lenta e per rallentare si “accortoccia” perdendo velocità e quindi avanzando più lentamente.

I vortici sono i così detti moti irrotazionali, sono altamente instabili, ogni piccola perturbazione può farli cambiare e variare di dimensioni, di direzione e di intensità.
Praticamente è come cercare di capire il comportamento di una donna, impossibile!!
Ci sono stati però alcuni scienziati, tra cui amo citare Von Karman, che mi immagino con i baffoni lunghi, una pipa enorme contenente una mistura di tabacco “particolare” che studia i vortici in un bar facendo scendere del gin da una bottiglia.
Il mitico Von , insieme ad un altro paio di personaggi (tra cui un certo Lord Kelvin che qualcuno di sicuro ha sentito nominare) si sono inventati un modello in grado di prevedere almeno a grandi linee l’evoluzione e lo sviluppo dei vortici. Ovviamente non si riuscirà mai ad ottenere la precisione assoluta ma una buona indicazione di massima si riesce ad ottenerla.
Guardate il disegno qua sotto. Un cilindro posto in una corrente crea una deviazione delle linee di flusso che hanno velocità diverse, al loro incontro si crea una scia di vortici, grazie ai baffi del grande Von e l’aiuto nel 1946 del sig. B. Steinman possiamo prevedere che:

- Il senso di rotazione è dalla corrente più forte a quella più debole;

- Avremo vortici per una ampiezza pari a = 1,3 x d, dove d è il diametro del cilindro;

- La distanza tra i vortici sarà uguale a b= 3.33 x a

- Scendono con una velocità che è stimabile in dove Vs è la velocità di discesa dei vortici e V0 è la velocità prima dell’ostacolo.

In altre parole i vortici iniziano poco dopo l’ostacolo, per un’ampiezza di poco superiore allo stesso, vanno avanti mettendosi a una distanza che è circa tre volte l’ampiezza dell’ostacolo e hanno un verso ben preciso.
Che figata! ... se poi, come si sa, al di sotto di un vortice la corrente è minore, è facile che una trota di torrente ci stia tranquillamente ad attendere che una ninfetta gustosa gli passi lentamente sotto il naso. Inoltre il vortice, da sotto, crea alla trota una visuale non proprio perfetta, ma, tra un vortice e l’altro c’è una zona relativamente calma in cui la visuale è ottima e in cui la trota può salire.
Inoltre so che nella scia dei vortici la velocità è minore, quindi posso prevedere di far posare più coda sulla scia in fase di lancio. In questo modo ottengo un leggero ritardo nel dragaggio della mosca.
Insomma, come vedete qualche utilità c’è nel parlare di queste cose.
Nella prossima puntata parleremo di velocità della corrente, nel fondo, vicino al fondo, lontano dal fondo, lontano dalle rive, lontano dal cuore e cercheremo di capire come varia la velocità all’interno di un mezzo fluido che scorre.

Alla prossima!!

P.S. Ah come sempre se ci sono dubbi, critiche, ma anche omaggi, mosche regalo ecc.. scrivete pure .