L.G., L.V. 5-2-2013
2F
EFFETTO SQUAT
Il teorema di Bernulli enuncia: “Sulle diverse sezioni di un condotto orizzontale, la somma della pressione e dell’ energia cinetica dell’ unità di volume di un fluido in movimento è costante”. Pertanto, per ogni incremento della velocità si ha simultaneamente una diminuzione della pressione.
Applicando questo teorema ad un contesto di navigazione navale, risulta che l’ incremento della velocità di un’ imbarcazione comporta la diminuzione della pressione verticale esercitata dall’ acqua su di essa (ovvero un decremento della forza di Archimede), e di conseguenza questa si immerge ulteriormente nell’ acqua avvicinandosi al fondo del corso d’ acqua. Questo fenomeno viene indicato come “effetto Squat”.
Inoltre l’ imbarcazione, abbassandosi, riduce lo spazio tra il fondo del corso d’ acqua e la carena dell’ imbarcazione stessa, e di conseguenza il fluido che vi passa attraverso aumenta la velocità del suo moto, amplificando l’ effetto Squat.
Questo fenomeno è determinato dalla Legge di Castelli (o Legge di Continuità): “In una corrente liquida a regime permanente attraverso una qualsiasi sezione la portata risulterà costante, pertanto le velocità di un liquido in un condotto a sezione variabile sono inversamente proporzionali alle aree del condotto stesso”.
Le formule
- Teorema di Bernulli:
In cui: v rappresenta la velocità del fluido, g è l'accelerazione di gravità, h è la quota altimetrica, p rappresenta la pressione, ρ è la densità del fluido.
- Legge di Castelli:
Dove Q è la portata, S1 e S2 sono due generiche aree di due differenti sezioni, 
e 
sono rispettivamente i valori di velocità nelle sezioni prima indicate.
Velocità Critica
Il fenomeno dell’ Effetto Squat fu studiato da Havelock, che elaborò la teoria della Velocità Critica, ovvero: se un’ imbarcazione transitante per un canale o un bassofondo mantiene una velocità superiore alla Velocità Critica, questa urterà con la carena il fondo del corso d’ acqua.
Egli elaborò queste formule:
in Nodi
in M/sec
Nelle quali g è l’ accelerazione di gravità (pari a 9,806 m/sec) e h l’ altezza del bassofondo in metri.
Relativamente a questo studio, abbiamo raccolto alcuni dati riguardanti i Navigli lombardi:
Profondità dei tratti fluviali:
- Darsena = 1,5 m
- Naviglio Grande = 1,0 m (min) – 3,8 m (max)
- Naviglio della Martesana = 0.75 m
- Naviglio Pavese = 1,2 m
- Naviglio di Paderno < 1,2m
Grazie alle formule di Havelock ricaviamo le seguenti Velocità Critiche:
- Darsena di Milano = 1,534 m/sec
- Naviglio Grande = 1,252 (min) - 2,441 (max) m/sec
- Naviglio della Martesana = 1,084 m/sec
- Naviglio Pavese e del Naviglio di Paderno =< 1,372 m/sec
Si ottiene la conversione da m/s in km/h moltiplicando per 3,6:
- Darsena di Milano = 5,52 km/h
- Naviglio Grande = 4,32 - 8,79 km/h
- Naviglio della Martesana = 3,9 km/h
- Naviglio Pavese e del Naviglio di Paderno =< 4,9 km/h
