31906 - FONDAMENTI DI GEOFISICA 2

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede i concetti fondamentali di dinamica dei fluidi newtoniani, le sue applicazioni allo studio della convezione termica e delle onde di gravità. Infine, lo studente possiede le conoscenze di base relative a materiali viscoelastici, con comportamento intermedio fra quello elastico e quello viscoso e relative a materiali poro-elastici, in cui è presente una fase fluida all'interno di una matrice solida permeabile. In particolare, lo studente è in grado di: - valutare le condizioni di instabilità gravitativa in un fluido; - caratterizzare i diversi regimi di propagazione delle onde di gravità; - risolvere semplici problemi di equilibrio quasi-statico in materiali prossimi alla temperatura di solidus; - descrivere quantitativamente i fenomeni di convezione idrotermale e l'interazione fluidi-roccia.

Contenuti

Fluidi newtoniani, equazione di Navier-Stokes, flussi laminari e transizione alla turbolenza, le equazioni in un pianeta in rotazione: equazione della vorticità. Approssimazione di Boussinesq.

Onde di gravità alla superficie di un fluido, approssimazione di “shallow water” e di “deep water”, l'influenza della tensione superficiale; onde interne in fluidi stratificati.

Cenni di teoria della turbolenza: produzione di turbolenza “in cascata”, microscala di Kolmogorov, spettro di Kolmogorov nel sub-range inerziale. Eddy viscosiy, moti geostrofici, spirali di Ekman.

Instabilita` di Rayleigh-Taylor, instabilita` di Kelvin-Helmoltz, convezione di Rayleigh, convezione in fluidi riscaldati internamente.

Moto dei fluidi in mezzi porosi: la legge di Darcy, moto dei fluidi in acquiferi confinati e non-confinati, l'approssimazione di Dupuit. Propagazione del calore in mezzi permeabili, convezione  idro-termale.  

Poro-elasticità, le costanti di Biot, il concetto di “sforzo efficace”, condizioni di drenaggio libero e di drenaggio impedito, Equazione di diffusione del fluido permeante.

Visco-elasticità: prototipi meccanici “a molla e pistone”, generalizzazione tensoriale delle relazioni costitutive. Relazioni costitutive in forma differenziale ed integrale. Funzioni di creep e di rilassamento. Equilibrio quasi-statico e principio di corrispondenza nello spazio delle trasformate di Laplace. Moti oscillatori, modulo di rigidità complesso e attrito interno.

Testi/Bibliografia

Dispense del Prof. M.Bonafede

Metodi didattici

Lezioni in aula

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica avviene attraverso esame orale. Il colloquio mira a valutare il raggiungimento degli obiettivi didattici del Corso:
- Conoscere la dinamica dei fluidi newtoniani e e dei fluidi inviscidi.
- Conoscere i modelli quantitativi dei principali fenomeni quali: onde di gravità,  convezione, transizioni alla turbolenza e flussi di fluidi in mezzi solidi porosi. 
- Conoscere il comportamento dei materiali poro-elastici. 

Il voto finale del corso di Fondamenti di Geofisica 2 viene definito  sulla media dei voti riportati rispondendo a tre quesiti sugli argomenti principali del Corso.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Maria Elina Belardinelli

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