La legge di Stoke

Consideriamo un oggetto che si muove attraverso un fluido. Gli strati di fluido vicino all'oggetto vengono trascinati con esso e subiscono una velocità relativa, determinando una forza viscosa sull'oggetto. La forza viscosa dipende dalla forma, dalle dimensioni, dalla velocità e dalle proprietà del fluido dell'oggetto.

Per un corpo sferico che si muove all'interno di un fluido, la forza viscosa è proporzionale al raggio, alla velocità e alla viscosità del fluido della sfera.

Risolvendo l'equazione dimensionalmente, si ottiene la dipendenza della forza viscosa da questi parametri. L'espressione ottenuta è la legge di Stokes, che indica che la forza viscosa è direttamente proporzionale alla velocità dell'oggetto.

Se una sfera viene fatta cadere attraverso un fluido, il peso dell'oggetto la tira verso il basso, mentre le forze viscose e di galleggiamento agiscono verso l'alto.

All'aumentare della velocità a causa dell'accelerazione, la forza viscosa aumenta. Quando la forza viscosa bilancia il peso e la galleggiabilità, la sfera cade con una velocità costante, chiamata velocità terminale.

Per un liquido altamente viscoso, la velocità terminale può essere misurata sperimentalmente. Quindi, utilizzando la legge di Stokes, si può ottenere la viscosità.