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PERCHE' A PRUA DELLE NAVI IN NAVIGAZIONE SI FORMANO DUE "BAFFI" D'ACQUA?
La nave comunica all'acqua una quota della sua energia cinetica modificando così lo stato di quiete o di moto del mare. Ne segue che la spiegazione del fenomeno dei baffi(1) è contenuta nel teorema di Bernoulli che rappresenta il fondamento dei fenomeni energetici legati ai liquidi.
Prima dell'arrivo della nave la linea dei carichi totali coincide con la superficie del mare e tutta l'energia è rappresentata da quella di posizione o potenziale(2). L'energia cinetica comunicata dalla nave all'acqua non può che manifestarsi attraverso un aumento di quota della linea dei carichi totali e ciò si ottiene attraverso un aumento dell'energia potenziale, cioè l'acqua si alza rispetto al livello normale del mare(3).
Ovviamente il liquido ricade(4) subito dopo perché non riceve più energia, ma la caduta comunica energia al liquido che si trova sui fianchi della nave. L'acqua che cade produce gli stessi effetti di un sasso lanciato su uno specchio d'acqua, cioè produce un moto ondoso che si propaga ai lati della scia sino a quando per effetto della viscosità esso si spegne.
A poppa, dopo il passaggio della nave, l'acqua deve rioccupare lo spazio che era stato invaso dal natante. L'acqua si precipita nello spazio momentaneamente vuoto provenendo da tutte le direzioni e quindi con un moto rotatorio che assorbe energia. Ma l'unica energia disponibile è quella potenziale per cui un suo assorbimento corrisponde ad un abbassamento di quota e infatti a poppa delle navi si forma un "buco" che viene riempito man mano che i vortici perdono la loro energia cinetica.
Il mare ritorna calmo quando tutta l'energia cinetica fornita dalla nave è stata trasformata in calore dalle onde e dai vortici a causa della viscosità.
Un fenomeno del tutto analogo si verifica con i veicoli terrestri in moto, fra i quali veramente vistoso è quello prodotto dai camion in corsa: si vedono i cespugli fiancheggianti la strada piegarsi verso l'esterno durante il passaggio e poi ondeggiare avanti e indietro dopo il passaggio, indicando proprio l'esistenza di onde di pressione crescenti e decrescenti.
(1) Un identico fenomeno si verifica con i remi.
(2) Ponendo p = 0 (pressioni relative) risulta p / g = 0; essendo il mare calmo è anche v2 / 2g = 0. Ne segue H = z, cioè l'energia totale è uguale a quella potenziale.
(3) Se il fenomeno si verificasse in un tubo si avrebbe un aumento di velocità. Ciò si può verificare introducendo nel tubo per esempio un pistone che spinge il liquido: quella parte che sta davanti al pistone aumenta di velocità.
(4) La forma dei baffi e la distanza di ricaduta sono funzione della forma della prua. Una prua molto tagliente e curva produce baffi più alti e la ricaduta avviene più lontano lateralmente.