Un meccanismo idrodinamico per i jet

Versate un po' d'acqua in una provetta. Mantenendo la provetta a pochi centimetri sopra un tavolo (sufficientemente rigido), lasciatela cadere verticalmente. Durante l'urto con il tavolo si osserverà che un piccolo getto d'acqua si innalzerà rapidamente dal centro, la parte superiore separandosi in piccole gocce. Si osserverà pure che la goccia più in alto raggiungerà un'altezza considerevolmente più alta rispetto quella dalla quale la provetta è lasciata cadere.

L'acqua in tale provetta è dunque un meccanismo per ridistribuire l'energia tra le varie parti del liquido, alcune delle quali possono acquistare delle velocità molto elevate (come si deduce dalla massima altezza raggiunta). Questo è lo stesso meccanismo che avviene, per esempio, nell'esplosione di una cartuccia esplosiva (o in alcuni jet a propulsione liquida o gassosa), in cui il materiale esplosivo viene espulso sotto forma di un sottile getto metallico a grande velocità.

Trovate un modo per misurare l'altezza (rispetto al tavolo) massima hmax raggiunta dalle gocce d'acqua (valutandone l'errore), e confrontatela con l'altezza h0 della superficie dell'acqua quando lasciate cadere la provetta. Da hmax potete ricavare una stima della velocità v con cui le gocce vengono lanciate verso l'alto (v~√2gh). Graficare su carta millimetrata tale velocità (o solo l'altezza hmax) in funzione dell'altezza iniziale, ripetendo l'esperimento con altezze h0 diverse. Cosa si può dedurre da tale grafico?

Accorgimenti sperimentali: Se proprio non riuscite a misurare ragionevolmente l'altezza hmax, potreste riprendere il fenomeno in un video, e misurare agevolmente le altezze di interesse dai fotogrammi del filmato.

Per approfondimenti: consultare l'articolo "La formazione di gocce nei liquidi in caduta libera" su http://www.aif.it/ (rivista La Fisica nella scuola anno 2006 numero 3)