Superfici libere Chiarissimi.nelle lezioni di fisica ginnasiali e su alcuni testi di fisica, si suole formulare la seguente domanda: perché la superfice libera di uno stagno è piana mentre quella di un fiume no?Vorrei che mi faceste comprendere la non planeità della superfice libera fluviale perché,correggetemi, a meno di cambiamenti di livelletta o di ostacoli presenti nell’alveo è opinione comune che le correnti a pelo libero in moto uniforme (quelle che abitualmente sono abituata a pensare) presentino una superfice piana parallela alla livelletta .Vorrei che mi aiutaste ad integrare o correggere la risposta che viene formulata al quesito summenzionato:<<………su ogni punto (particella) della massa d’acqua dello stagno agisce come sola forza risultante il peso che è diretto verticalmente verso il centro della terra. Avendo postulato che la superfice libera di un fluido in equilibrio ha una forma tale da essere perpendicolare alla forza risultante in ogni punto ed avendo trascurato la curvatura della terra ne discende l’orizzontalità e dunque la planeità.>>Ma come la mettiamo con chi ci rimprovera di trascurare i moti convettivi presenti nello stagno e le forze dovute al vento?In sintesi quali sono le forze che agiscono complessivamente su di una particella d’acqua in uno stagno e quali tra queste devono essere trascurate per garantire la planeità ?Cosa si può dire sulla superfice libera di un fiume ?Grazie Lia

Per moto uniforme si intende che il campo di moto del fluido non vari nel tempo e nello spazio.
Il moto uniforme è quindi da intendersi competente ad un canale prismatico infinitamente lungo e privo di ostacoli.
Trattando di fiumi si considera il fluido reale e quindi si tiene conto della viscosità e degli effetti che ne derivano (la comprimibilità nella fattispecie è trascurabile).
In condizioni di moto uniforme la perdita di carico dovuta agli sforzi tangenziali è pari al lavoro compiuto dalla forza di gravità; per tale motivo la linea dell’energia del fluido (descritta dall’espressione di Bernoulli che ora non è più costante lungo la direzione del moto) è parallela al fondo: la linea dell’energia e il fondo hanno perciò la stessa pendenza.
Il profilo del pelo libero, essendo costante il termine cinetico, sarà parallelo al fondo.
Non vi è alcun motivo per cui un fiume in moto uniforme abbia pelo libero non parallelo al fondo.
Forse l’incomprensione sta nell’aver confuso il parallelismo col fondo con l’orizzontalità assunta dallo stesso nello stato di quiete: infatti, nel fiume il pelo libero (proprio perchè parallelo al fondo) non deve essere visto come orizzontale come invece lo è il pelo libero di uno stagno.
Le forze da considerare applicate al fluido sono quindi: gli sforzi tangenziali dovuti alla viscosità e la forza di gravità.
Per quanto riguarda i moti convettivi, devono essere certamente presi in considerazione laddove siano presenti; nella fattispecie non concorrono significativamente alla determinazione della disposizione
assunta dal profilo del pelo libero.