Se le nuvole sono fatte d’acqua, come restano nell’aria?

Utilizzando valori noti per volume, densità dell’aria e campo gravitazionale, si ottiene una forza di galleggiamento di 11,8 newton o 2,7 libbre.

Ora, sostituiamo quel blocco d’aria con un altro blocco identico per forma e dimensioni. Ma questa volta, supponiamo che sia 1 metro cubo d’acqua con una densità diacqua = 1.000 kg/m3.

Poiché ha lo stesso volume dell’aria fluttuante, questo blocco avrà la stessa identica forza di galleggiamento. Non importa cosa metti in quello spazio, se ha un volume di 1 m3, avrà una forza di galleggiamento di 11,8 newton. Ma per questo cubo d’acqua, non è abbastanza per farlo galleggiare. La forza gravitazionale che lo spingerà verso il basso sarà molto più grande: è di 9.800 newton. Il cubo d’acqua sta per cadere.

Affinché la galleggiabilità sia maggiore della forza gravitazionale, è necessario riempire quello spazio con una sostanza con una densità inferiore a quella dell’aria. Ci sono due metodi comuni per farlo funzionare nella vita reale. Uno consiste nell’utilizzare un contenitore di gomma sottile riempito con un gas a bassa densità. (Pensa a un pallone ad elio.) L’altro consiste nell’usare un contenitore a bassa massa per contenere l’aria calda, che è meno densa dell’aria fredda e si alzerà sopra di essa. (Pensa a una mongolfiera.)

Quindi, se vuoi che una nuvola galleggi, deve avere una densità inferiore a quella dell’aria. Ma come può quella densità essere inferiore se la nuvola contiene sia l’aria? e acqua?

È perché le nuvole non galleggiano davvero.

Perché la dimensione dell’acqua è importante?

Diciamo che una nuvola è composta da aria più un mucchio di minuscole gocce d’acqua. La dimensione delle gocce è importante. Potresti essere sorpreso di apprendere che anche se sono entrambi fatti di acqua e hanno la stessa forma, le gocce piccole non si comportano come gocce grandi. Per capire la differenza tra loro, dobbiamo guardare la resistenza dell’aria.

Cominciamo con una rapida dimostrazione. Allunga il braccio davanti a te con la mano aperta. Ora fai oscillare il braccio avanti e indietro in modo che la tua mano si muova rapidamente nell’aria. Senti qualcosa? Potrebbe essere lieve, ma dovrebbe esserci un’interazione tra la tua mano e l’aria, una forza di spinta all’indietro che chiamiamo resistenza dell’aria o resistenza dell’aria. (Lo noterai sicuramente se infili la mano fuori dal finestrino di un’auto in movimento.)

Possiamo modellare la resistenza dell’aria su un oggetto in movimento con la seguente equazione:

Illustrazione: Rhett Allain

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