La fluidodinamica delle bottigliette d’acqua

Qual è il modo più facile per svuotare le bottigliette d’acqua?
Tutti sappiamo che inclinando una bottiglia l’acqua scende più velocemente, ma esiste un’inclinazione migliore di altre? Se lo sono chiesto anche dei ricercatori dell’Indian Institute of Technology Roorke che hanno pubblicato i loro risultati in Physics of Fluid, rivista di AIP dedicata alla fluidodinamica.
La fluidodinamica, pur essendo uno dei rami della fisica più antichi è anche uno dei campi di studio più aperti, data la difficoltà matematica di modellizzare il comportamento di un ammasso di particelle distinte.

Lokesh Rohilla e Arup Kumar Das hanno studiato lo svuotamento di una bottiglia e, tramite delle tecniche fotografiche ad alta velocità, hanno seguito la traiettoria delle bolle d’aria che, man mano che il liquido esce, entrano nella bottiglia per colmare lo spazio vuoto.
Il comportamento delle bolle è stato analizzato sulla base di alcuni parametri, tra cui il loro spessore e la loro simmetria e testato con vari modelli, ad esempio cambiando la viscosità del liquido contenuto nella bottiglia.

I risultati dell’articolo suggeriscono che esista un angolo di massima efficienza, oltre il quale inclinare la bottiglia non aiuta ulteriormente. La presenza di questo angolo limite, che dipende dalla geometria della bottiglia, è causata dal fatto che le bolle d’aria aumentano la frequenza di ingresso nella bottiglia o la loro grandezza man mano che la bottiglia si inclina, ma devono permettere anche al liquido di uscire.
L’articolo, per volesse dare una letta o farsi rapire dalle immagini affascinanti, è disponibile gratuitamente qui.
Per chi invece volesse fare degli esperimenti a casa, il metodo più veloce per svuotare una bottiglia è questo.