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35 commenti

La magia dei fluidi

La scienza è affascinante: basta saper guardare



Un fluido denso e viscoso cade su una superficie in movimento. In base alla velocità con la quale si sposta la superficie, il fluido forma una linea diritta, una sinusoide o dei riccioli. C'è un punto in cui i riccioli sono alternati, uno a destra e uno a sinistra. Perché? Come fa il fluido a "sapere" che prima ha fatto un ricciolo a destra e ora lo deve fare a sinistra?

Questo video, oltre a essere ipnotico, dimostra bene che la scienza si può fare con poco ed è ovunque, pronta a regalarci fascino e sorprese. Basta saper guardare il mondo.
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Commenti
Commenti (35)
> Perché? Come fa il fluido a "sapere" che prima ha fatto un ricciolo a destra e ora lo deve fare a sinistra?

Beh, è LUI che li sta facendo! :D

Suppongo che sia una sorta di "effetto pendolo".

Comunque è intrigante!
più che scienza, direi che questa è la bellezza della natura, che ancora poco conosciamo.
Beh...il miele sul pane fa lo stesso.
Comunque mi disturba il fatto che il getto del liquido cambi la sua posizione relativa nel frame.

E nulla toglie alla meravigliosità della cosa!
Perché? Come fa il fluido a "sapere" che prima ha fatto un ricciolo a destra e ora lo deve fare a sinistra?

Comportamento davvero curioso, ma a pensarci bene non c'è nessuna impossibilità logica: il ricciolo influenza la forma del fluido nei punti immediatamente successivi, inoltre, anche se il fluido scorre dall'alto in basso, la velocità di propagazione delle onde acustiche al suo interno è comunque maggiore della velocità di deposizione, per cui la forma del fluido a valle può determinare il comportamento della colonna a monte (un po' come un'ala di aereo che fende l'aria, deformando i filetti anche nella zona che la precede).
Credo che una volta che si "rompa spontaneamente la simmetria" ed il filetto fluido inizi a spostarsi da una parte, le forze di gravità e di tensione superficiale lo richiamino verso il centro; una volta ritornato però, avrà una quantità di moto laterale che lo spingerà nella direzione opposta, e così via.
Il gioco funziona finchè la velocità di scorrimento del nastro è paragonabile a quella di caduta, quando il nastro rallenta troppo il filetto fluido si ingrossa verso il basso e l'effetto della tensione superficiale svanisce.

PS: ricordo ancora con emozione i pochi accenni di studio sulle strutture dissipative di Ilya Prigogine, stati termodinamici fortemente lontani dall'equilibrio che però evolvono in fenomeni di auto-organizzazione spontanea su scala macroscopica.
Curiosissima questa cosa! Sembra ci sia un omino invisibile che muove tutto! :D
Il bello è che quale sequenza si abbia, SDSDS... oppure DSDSD..., dipende fin quasi verso la fine dal fatto se comincia con S o con D il primo. E chi fosse il primo è "imprevedibile" (come quando una colonna si piega all'aumentare della compressione). Un esempio di biforcazione lenta!

@Doduz
Ma "LUI" è il fluido o è qualcuno più in alto?
ci metterei come video di risposta:
http://www.youtube.com/watch?v=1Pmmp_U3wXQ
@ Fioravante Patrone:
> @Doduz
> Ma "LUI" è il fluido o è qualcuno più in alto?

Effettivamente si potrebbe equivocare: avrei dovuto scrivere "lui" (il fluido).
A me sembra proprio che il fluido si muova in alto, e che sia quello a determinare la posizione sul nastro...

Insomma, dal video sembra proprio che faccia cosi' perche' qualcuno glielo fa fare e che non lo faccia certo da se...fate caso alla parte alta della colonna...SI MUOVE !
Forse mi sfugge qualcosa....
Ma l'andamento del fluido nel filmato non dipende dal movimento della sorgente da cui cola?
Si vede benissimo che non cola da un beccuccio fermo....
@ Nicola Tobi e Mauro: il beccuccio è fermo e il fluido cade "dritto" verso il basso, solo che è viscoso, e quindi la parte sulla superficie in movimento condiziona il movimento di quella che sta cadendo. Se fosse come dite voi, non avrebbe nemmeno senso fare un video e pubblicarlo.
Il filo che scende si muove ed è quel movimento, unito allo scorrere del piano sottostante, che disegna.
Praticamente quello che fanno i cuochi per decorare i piatti di portata con creme o caramello: c’è chi muove la tasca dalla quale scende la crema a filo e c’è chi muove il piatto tenendo ferma la tasca.
Io mi diverto a disegnare tutte le mattine facendo colare dal cucchiaino un filo di latte condensato sulla cremina del caffè. Bellissimo da vedere.

Ancora più bello uno strumento, magnifico anche da solo, visto al Natural History Museum di Londra, mi pare vicino alla sala del terremoto: una specie di ruota da timone ma in orizzontale, in mogano, girevole a mezzo di impugnature, con al centro una vasca chiusa da un vetro; nella vasca vi sono degli olii o delle creme iridescenti, bianche e grigie che si mescolano e si emulsionano con la rotazione della ruota per poi tornare rapidamente a dividersi.
Mi sono fermato a giocare per venti minuti, ipnotizzato muovendo la ruota, fermandola o accelerandola, invertendo il moto, cacciando dei ragazzini che volevano giocare anche loro... porelli.
@Zambo: sarà come dici tu, ma sarei stato più convinto se nell'inquadratura si vedesse la sorgente, Nonostante la viscosità mi pare un po' troppo il movimento del fluido in alto....Ma sicuramente sbaglio.
secondo me è la velocità del nastro se ci fate caso rallenta sempre di piu' e il fluido viscoso si comporta come una corda se qualcuno la tira rimane dritta se non la tiri comincia ad arrotolarsi per terra
secondo me è la velocità del nastro se ci fate caso rallenta sempre di piu' e il fluido viscoso si comporta come una corda se qualcuno la tira rimane dritta se non la tiri comincia ad arrotolarsi per terra
Credo che sia semplicemente il frutto di una composizione di moti relativi così come si potrebbe descrivere un cicloide su una lavagna.
Il nastro rappresenta la lavagna e il suo scorrimento il verso del tempo. la colonna di fluido viene mossa ritmicamente prima in un senso e poi in un altro, perpendicolarmente (o quasi) al verso del moto del nastro. Il fluido che scorre, essendo tridimensionale, ricopre il nastro e l'eventuale fluido che si ritrova sul percorso.
ho il sospetto che il fluido sia direzionato dall'ugello
Affascinante. Anch'io sono dell'idea che sia dovuto all'alta viscosità del fluido e alla relazione tra la velocità del nastro e quella di emissione del liquido. Sono quindo d'accordo con Martok63

Curiosissima questa cosa! Sembra ci sia un omino invisibile che muove tutto!

C'è sempre un omino invisibile, SEMPRE! XD
Da un ricordo dei tempi dell'università e del corso di idraulica, una cosa simile accade nell'acqua dei fiumi quando incontra un ponte: se il pilastro del ponte è perfettamente circolare si forma alternativamente un vortice a dx e uno a sx a valle del ponte
Mio padre ha l'hobby dell'apicoltura, quindi di miele ne ho visto colare parecchio e vi posso assicurare che il movimento della colonna in alto è influenzato da quello che succede sotto, proprio per via della viscosità della sostanza.
Quando si invasettano mieli già molto viscosi come quello di melata, la colata ondeggia vistosamente in risposta a come "si ripiega" sul fondo del vasetto anche per più di una spanna a ritroso.
E' un complotto! Quello è un fluido chimico!
Scusate ma il beccuccio neppure si vede. L'oscillazione del fluido si vede già in fase di caduta, forse per la coesione molecolare dello stesso, ma forse anche per un movimento anche minimo del beccuccio, probabilmente anche dato dalle vibrazioni del motore elettrico. Se il video avesse mostrato anche il beccuccio si sarebbe potuto analizzare meglio il fenomeno, ma così sinceramente...
Mmmh, è un classico esempio e neanche tanto eclatante di quello che noi scienziati chiamiamo "auto meccanica del sostentamento fisico".
L'esperimento si ripete talmente facilmente che è banale farlo anche tutti i giorni.
Basta prendere un composto di α-D-glucopiranosil-β-D-fruttofuranoside un pochetto di monosaccaride aldeidico e del monosaccaride chetonico e acqua qb per avere una sostanza viscosa poi prendete un piano composto di carboidrato polisaccaridico e lipoproteine.

Fate colare il composto fluido sul piano fino a ricoprine il 63..64% e vedrete immediatamente che il composto ottenuto effettua "da solo" quello che si chiama in laboratorio il "mi finisce in pancia"! :D
La telecamera è solidale con la struttura del nastro, che si muove, mentre l'ugello è fermo e solidale con la terra. L'effetto è quello di un fluido intelligente che scrive su un nastro in movimento. Si nota perché il filo di fluido che scende non è posato sul nastro dal movimento dell'ugello, ma è "tirato" nella direzione del movimento della struttura.
sarebbe interessante, anche se meno scenografico, forse, farlo con un cordino svolto a una velocita' diversa rispetto al moto del nastro.
Ok, non voglio fare il Capitan Ovvio della situazione.. ma.. non basta guardare qui?

http://www.physics.utoronto.ca/nonlinear/papers_thread.html

Sembra che dipenda anche dall'altezza dell'ugello.
Non è un trucco.
Nella descrizione del video su You Tube c'è il link al paper che spiega la fisica che sta dietro al fenomeno. La cosa che mi stupisce è che il fluido è Newtoniano, fosse stato non Newtoniano..vabbè, guardatevi altri effetti non Newtoniani e capirete che una cosa del genere te la puoi aspettare.
ulisse wrote:

Mio padre ha l'hobby dell'apicoltura, quindi di miele ne ho visto colare parecchio e vi posso assicurare che il movimento della colonna in alto è influenzato da quello che succede sotto, proprio per via della viscosità della sostanza.


Confermo. Anche se io il miele mi limito a mangiarlo a colazione, esso può fare cose notevoli, anche nel barattolo domestico; di sicuro ho osservato, in tempi non sospetti, qualcosa di molto simile all'alternanza destra/sinistra mostrata nel video.
Ho provato a simulare l`effetto con un software di modellazione 3d e, anche se non perfettamente, l`alternaza di riccioli dx/sx si ripete:

Fluido

La simulazione non e` propriamente un fluido quanto piuttosto una catena di corpi rigidi, tipo corda abbastanza elastica.
Filippo Fenoglio dixit:
"una cosa simile accade nell'acqua dei fiumi quando incontra un ponte: se il pilastro del ponte è perfettamente circolare si forma alternativamente un vortice a dx e uno a sx a valle del ponte"

In realtà è un effetto che riguarda la fluidodinamica in generale ed i vortici alternati formano quella che viene chiamata "scia di Von Karman".
Un bell'esempio (nel senso che una foto che riguardi shuttle, vulcani e vortici è "geekporn guaranteed") di questo effetto:
http://www.nationalgeographic.it/scienza/2011/05/28/foto/le_foto_astronomiche_della_settimana-348045/5/
Mi dono alla scienza: vado a leccare il miele dal nastro :D
Un fluido piu sottile di tutti i fluidi penetrando in ogni spazio e invade l essenza di tutte le cose provocando il movimento di tutti i corpi alimentando le molecole degli individui e la sostanza del suo creato affinche perpetrarlo senza mai cessare di facolta e potenza. E veramente straordinario
Una variabile potrebbe essere l'emissione del fluido che pur mantenendo il volume (del filamento costante) cambia di velocita' provocando un moto che assume forme diverse sul nastro.

Un'altra variabile che mi viene in mente potrebbe essere la densita' del fluido a provocare mutamenti nella caduta.

un eventuale movimento oscillante precedente al distacco del fluido dalla sorgente potrebbe essere un altro fattore

saluti
Un fluido piu sottile di tutti i fluidi penetrando in ogni spazio e invade l essenza di tutte le cose provocando il movimento di tutti i corpi...

...compresi gli accenti e gli apostrofi: sono volati via tutti.