Fisica Teorica 6 - Meccanica dei fluidi

Questo libro espone la meccanica dei fluidi come branca della fisica teorica e questo ne determina in gran parte il carattere del contenuto e, per questo, è essenzialmente diverso da altri testi sullo stesso argomento. Ci siamo sforzati di riportare nel modo più completo possibile gli argomenti di interesse fisico dando la presentazione più chiara possibile dei fenomeni e delle loro correlazioni. Dato il carattere di questo libro, non abbiamo discusso né i metodi approssimati di calcolo nella meccanica dei fluidi, né metodi empirici la cui giustificazione fisica non sia sufficientemente approfondita. D'altra parte abbiamo incluso argomenti raramente presenti nei corsi di meccanica dei fluidi quali la teoria della propagazione del calore e della diffusione nei fluidi, l'acustica e la teoria della combustione. Abbiamo anche esposto i fondamenti della dinamica dei fluidi relativistica e la dinamica dei superfluidi.

La lettura di questo libro prevede la conoscenza dei principi della termodinamica. Dal punto di vista della matematica si devono conoscere a fondo l'analisi vettoriale e l'algebra tensoriale. Quanto alla fisica matematica (teoria delle equazioni differenziali alle derivate parziali lineari del secondo ordine), tutte le informazioni necessarie e le soluzioni dei principali problemi sono date in parallelo all'esposizione delle questioni fisiche corrispondenti.

Dalla Prefazione degli Autori

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Pubblicato nel 2013
ISBN 9788835984061
Formato 17x24 cm.
Pagine 641
Stampato su carta FSC
Peso 1100 gr.

INDICE

Prefazione alla seconda edizione
Estratto dalla prefazione alla prima edizione russa
Alcune notazioni

CAPITOLO I. FLUIDI IDEALI
§ 1. L'equazione di continuità
§ 2. L'equazione di Eulero
§ 3. Idrostatica
§ 4. Condizione di assenza di moti convettivi
§ 5. L'equazione di Bernoulli
§ 6. Flusso di energia
§ 7. Flusso di impulso
§ 8. Conservazione della circolazione
§ 9. Flusso potenziale
§ 10. Fluidi incomprimibili
§ 11. La forza di resistenza nel fusso potenziale
§ 12. Onde di gravità
§ 13. Onde interne in un fluido incomprimibile
§ 14. Onde in un fluido in rotazione

CAPITOLO II. FLUIDI VISCOSI
§ 15. Le equazioni del moto di un fluido viscoso
§ 16. Dissipazione di energia in un fluido incomprimibile
§ 17. Flusso in un tubo
§ 18. Flusso tra cilindri in rotazione
§ 19. Legge di similarità
§ 20. Flusso con numeri di Reynolds piccoli
§ 21. Scia laminare
§ 22. Viscosità delle sospensioni
§ 23. Soluzioni esatte delle equazioni del moto per un fluido viscoso
§ 24. Moto oscillatorio in un fluido viscoso
§ 25. Smorzamento delle onde di gravità

CAPITOLO III. TURBOLENZA
§ 26. Stabilità del flusso stazionario
§ 27. Stabilità del flusso rotatorio
§ 28. Stabilità del flusso in un tubo
§ 29. Instabilità delle discontinuità tangenziali
§ 30. Flusso quasi periodico e sincronizzazione di frequenza
§ 31. Attrattori strani
§ 32. Transizione alla turbolenza per raddoppio del periodo
§ 33. Turbolenza sviluppata
§ 34. Funzioni di correlazione della velocità
§ 35. La regione turbolenta e il fenomeno della separazione
§ 36. Il getto turbolento
§ 37. La scia turbolenta
§ 38. Il teorema di Zhukovsky

CAPITOLO IV. LO STRATO LIMITE
§ 39. Lo strato limite laminare
§ 40. Flusso in vicinanza della linea di separazione
§ 41. Stabilità del flusso nello strato limite laminare
§ 42. Prolo logaritmico delle velocità
§ 43. Flusso turbolento nei tubi
§ 44. Lo strato limite turbolento
§ 45. La crisi di resistenza
§ 46. Corpi aerodinamici
§ 47. Resistenza indotta
§ 48. Portanza di un'ala sottile

CAPITOLO V. CONDUZIONE TERMICA NEI FLUIDI
§ 49. L'equazione generale della propagazione del calore
§ 50. Conduzione termica in un fluido incomprimibile
§ 51. Conduzione termica in un mezzo innito
§ 52. Conduzione termica in un mezzo nito
§ 53. La legge di similarità per la propagazione del calore
§ 54. Propagazione del calore nello strato limite
§ 55. Riscaldamento di un corpo in un fluido in movimento
§ 56. Convezione libera
§ 57. Instabilità convettiva di un fluido a riposo

CAPITOLO VI. DIFFUSIONE
§ 58. Le equazioni della dinamica dei fluidi per una miscela di fluidi
§ 59. Coeciente di diusione e diusione termica
§ 60. Diusione di particelle sospese in un fluido

CAPITOLO VII. FENOMENI SUPERFICIALI
§ 61. Formula di Laplace
§ 62. Onde capillari 1
§ 63. Effetto di pellicole assorbite sul moto di un liquido

CAPITOLO VIII. IL SUONO
§ 64. Onde sonore
§ 65. Energia e impulso delle onde sonore
§ 66. Riflessione e rifrazione delle onde sonore
§ 67. Acustica geometrica
§ 68. Propagazione del suono in un mezzo in movimento
§ 69. Oscillazioni proprie
§ 70. Onde sferiche
§ 71. Onde cilindriche
§ 72. Soluzione generale dell'equazione delle onde
§ 73. Onda laterale
§ 74. Emissione del suono
§ 75. Eccitazione del suono dalla turbolenza
§ 76. Il principio di reciprocità
§ 77. Propagazione del suono in un tubo
§ 78. Diffusione del suono
§ 79. Assorbimento del suono
§ 80. Flusso acustico
§ 81. Seconda viscosità

CAPITOLO IX. ONDE D'URTO
§ 82. Propagazione di perturbazioni in un flusso di gas
§ 83. Flusso stazionario di un gas
§ 84. Superfici di discontinuità
§ 85. Adiabatica d'urto
§ 86. Onde d'urto deboli
§ 87. Direzione di variazione delle quantità fisiche nelle onde d'urto
§ 88. Evoluzione delle onde d'urto
§ 89. Onde d'urto in un gas politropico
§ 90. Instabilità di ondulazione delle onde d'urto
§ 91. Propagazione di un'onda d'urto in un tubo
§ 92. Onde d'urto oblique
§ 93. Spessore delle onde d'urto
§ 94. Onde d'urto in un mezzo in rilassamento
§ 95. Discontinuità isoterma
§ 96. Discontinuità deboli

CAPITOLO X. FLUSSO UNIDIMENSIONALE DI UN GAS
§ 97. Flusso di un gas attraverso un ugello
§ 98. Flusso viscoso di un gas in un tubo
§ 99. Flusso unidimensionale autosimilare
§ 100. Discontinuità nelle condizioni iniziali
§ 101. Onde progressive unidimensionali
§ 102. Formazione di discontinuità in un'onda sonora
§ 103. Caratteristiche
§ 104. Invarianti di Riemann
§ 105. Flusso unidimensionale arbitrario di un gas
§ 106. Esplosione forte
§ 107. Onda d'urto sferica di implosione
§ 108. Teoria del flusso in acqua poco profonda

CAPITOLO XI. INTERSEZIONE DI SUPERFICI DI DISCONTINUITA'
§ 109. Onde di rarefazione
§ 110. Classificazione delle intersezioni delle superfici di discontinuità
§ 111. Intersezione di onde d'urto con una superficie solida
§ 112. Flusso supersonico attorno ad un angolo
§ 113. Flusso attorno ad un ostacolo conico

CAPITOLO XII. FLUSSO BIDIMENSIONALE DI UN GAS
§ 114. Flusso potenziale di un gas
§ 115. Onde semplici stazionarie
§ 116. Equazione di Chaplygin: il problema generale del flusso stazionario bidimensionale di un gas
§ 117. Caratteristiche del flusso stazionario bidimensionale
§ 118. Equazione di Eulero-Tricomi. Flusso transonico
§ 119. Soluzione dell'equazione di Eulero-Tricomi in prossimita di punti non singolari della supercie sonica
§ 120. Flusso con la velocità del suono
§ 121. Riflessione di una discontinuità debole sulla linea sonica

CAPITOLO XIII. FLUSSO ATTORNO A CORPI DI DIMENSIONI FINITE
§ 122. Formazione di onde d'urto nel flusso supersonico attorno a corpi solidi
§ 123. Flusso supersonico attorno ad un corpo appuntito
§ 124. Flusso subsonico attorno ad un'ala sottile
§ 125. Flusso supersonico attorno ad un'ala
§ 126. Legge di similarità transonica
§ 127. Legge di similarità ipersonica

CAPITOLO XIV. DINAMICA DEI FLUIDI DELLA COMBUSTIONE
§ 128. Combustione lenta
§ 129. Detonazione
§ 130. Propagazione di un'onda di detonazione
§ 131. Relazione tra diversi regimi di combustione
§ 132. Discontinuità di condensazione

CAPITOLO XV. DINAMICA DEI FLUIDI RELATIVISTICA
§ 133. Il tensore energia-impulso
§ 134. Equazioni relativistiche della dinamica dei fluidi
§ 135. Onde d'urto in dinamica dei fluidi relativistica
§ 136. Equazioni relativistiche per il flusso con viscosità e conduzione termica

CAPITOLO XVI. DINAMICA DEI SUPERFLUIDI
§ 137. Proprietà fondamentali dei superfluidi
§ 138. Effetto termomeccanico
§ 139. Le equazioni della dinamica dei superfluidi
§ 140. Processi dissipativi nei superfluidi
§ 141. Propagazione del suono nei superfluidi

Indice analitico