Quanta potenza serve per muovere una nave?
Questo laboratorio è stato sviluppato da Andrea Federici, Luca Marcheselli, Valeria Petrianni, Paolo Ranucci, Martina Tomei in collaborazione con Alessandro Moriconi (CNR-INM), il progetto è stato coordinato da Gualtiero Grassucci (lss G.B. Grassi di Latina).
Materiale didattico a supporto
- Il fascicolo (in formato PDF di circa 10.5MB);
- Il laboratorio svolto usando GeoGebra (in formato ZIP di circa 22B).
Vi siete mai soffermati a pensare a quanta potenza serva per far muovere una nave? Molti credono che per spostare un’imbarcazione sia sufficiente un buon motore. In realtà una buona parte del merito deve essere attribuita anche alle caratteristiche dello scafo e all’efficienza dell’elica.
Per fare una previsione della potenza necessaria per far avanzare una nave ad una determinata velocità, si eseguono dei test su un modello in scala in appositi impianti sperimentali, le cosiddette vasche navali dove è possibile misurare la resistenza al moto del modello che il fluido in cui è immerso, l’acqua, esercita sul modello stesso: la resistenza fluidodinamica!
Prerequisiti
Per questo laboratorio è necessario conoscere:
- le dimensioni delle principali grandezze che si incontrano in fluidodinamica e i rudimenti dell’analisi dimensionale;
- come approssimare una funzione a partire da dati sperimentali;
- saper stimare l’errore commesso nell’approssimazione di dati sperimentali.
In alcuni passaggi, in modo particolare nella ricerca della migliore funzione che approssima i dati sperimentali, può risultare molto utile la conoscenza di un’applicazione per il calcolo simbolico (CAS – Computer Algebra System).
I dati da manipolare provengono da un test reale e sono il risultato di vere misure sperimentali per cui non sarà facile effettuare i calcoli necessari: carta e penna probabilmente non basteranno! Per questo consigliamo di utilizzare un foglio di calcolo.
Questi dati, poi, dovranno essere necessariamente rappresentati su un piano cartesiano, per determinare anche dal punto di vista grafico il risultato più plausibile. Un software CAS (Computer Algebra System) come GeoGebra potrà essere di aiuto.
Obiettivi
L’obiettivo del problema è determinare il coefficiente di forma di un particolare modello sottoposto a una prova di rimorchio a partire da dati sperimentali ricavati dal test a cui è stato sottoposto.