Discontinuità

Riassunto

I moti supersonici in un gas neutro sono all’origine della formazione di onde d’urt o shock: nel seguito useremo indifferentemente uno o l’altro di questi termini. In estrema sintesi, consideriamo cosa accade se un oggetto si muove in un gas, che supporremo perfetto. Il moto genera un disturbo nel gas che si propaga alla velocità del suono ${c_s} = \sqrt {\gamma P/\rho }$. Se la velocità dell’oggetto è minore di c _s (moto subsonico), la perturbazione, cioè l’onda sonora compressiva, si troverà sempre davanti all’oggetto che ne è la causa. Se tuttavia l’oggetto si muove di moto supersonic (υ > c _s ), esso sopravanzerà la perturbazione. Il gas non sarà più “preavvertito” dell’arrivo dell’oggetto dall’onda sonora e i suoi parametri fisici saranno sogget brusche variazioni, la cui ampiezza può divenire molto grande, cosicché una trattazione del fenomeno in termini di piccole perturbazioni (teoria lineare) non è più possibile. La regione in cui avvengono tali variazioni è detta fronte d’urto e la sua struttura è determinata dalla compensazione tra effetti diversi, come ora illustreremo. Come abbiamo detto più volte, gli effetti dissipativi legati alla conducibilità termica e alla viscosità sono generalmente trascurabili nei gas e nei plasmi. Tuttavia, vi possono essere delle regioni in cui essi divengono importanti e ciò è dovuto alla struttura caratteristica dei termini che rappresentano tali effetti nelle equazioni fluide. Infatti, essi si presentano come il prodotto di un coefficiente (generalmente funzione dei parametri termodinamici) per il gradiente di una variabile fluida. Nel caso degli effetti termici avremo il coefficiente di conducibiltà termica moltiplicato per il gradiente della temperatura, nel caso di effetti viscosi avremo il coefficiente di viscosità moltiplicato per il gradiente della velocità e così via.