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Titolo: Quale materiale può galleggiare ed allo stesso tempo resistere alla pressione a 100m di profondità?

Buongiorno a tutti!
Vorrei sottoporre all'attenzione di chi è del settore, una piccola
domanda. Sto cercando un tubo che, opportunamente chiuso, possa
galleggiare [abbondantemente] e, allo stesso tempo, resistere ad una
pressione di 10 atmosfere sott'acqua [nel caso in cui venga poggiato
sul fondo].
Il mio problema è questo. Dovrei inserire in un tubo alcuni circuiti
elettronici per sondare il fondo di un lago. Il tubo deve generalmente
galleggiare e, a comando andare sott'acqua (un po' sul principio del
sottomarino). Ho pensato di inserire il tutto in un tubo cilindrico
chiuso per bene.
Come materiale mi è stato consigliato il "polietilene". Ottimo
materiale, ma come peso specifico mi è stato detto che ha 0,98 Kg/dm3.
Questo significa che posso mettere al massimo 200 gr per dm3 di volume
d'aria come circuiti, per non farlo sprofondare.
Secondo Voi, esiste un altro materiale che sia più leggero ed allo
stesso tempo resistente se lo faccio andare a 100 mt di profondità?
Grazie mille per l'attenzione.

mk ha scritto:

Non è solo una questione di materiali ma anche di struttura. Potresti
mettere il circuito dentro un tubo e chiuderlo in maniera stagna, poi
mettere il tubo all'interno di una sfera cava di polietilene.
Non so di preciso quali sforzi possa resistere il polietilene ad alta
densità (HDPE) o, meglio ancora, quello ad altissimo peso molecolare
(UHMWPE), ma sono sicuro che ci puoi realizzare una sfera cava da
utilizzare anche a 10 atmosfere.


Sono riuscito a procurarmi, per fare qualche prova, un pezzo di tubo
in polietilene (non so se HDPE o UHMWPE - è nero con delle righine
gialle per il lungo) del diametro esterno di 200 mm e interno di 176
mm. Stando a quanto ho sentito dovrebbe essere testato per 12 atm
interne (è un tubo usato per fognatura), il che fa presupporre che
esterne siano di più (quindi 120 m comodi sott'acqua).
Devo procurarmi ora dei "tappi" abbastanza resistenti per poterlo
provare sott'acqua.
Al momento cmq non so se c'è in circolazione un materiale migliore che
possa sostituire questo.
Ciao e Grazie
Mirko


Attenzione: quando si considera una pressione interna a un tubo, basta
considerare la resistenza a rottura del materiale e starsene abbondantemente
alla larga.
Quando invece la pressione e' esterna sono possibili instabilita' elastiche
o, per dirla piu' ingegnerescamente, carichi di punta. Proprio come un'asta
compressa che, ben lungi dallo snervarsi, cede perche' sbanda elasticamente
di lato.
Un tubo a parete sottile, per instabilita' elastica, si ovalizza
(l'equivalente dello sbandamento dell'asta) e collassa anche ben lontano dal
carico di snervamento del materiale.
Si comporta come un'asta di lunghezza pari alla circonferenza vincolata a
pattino ai due estremi e soggetta a una compressione pari alla compressione
della parete del tubo. Il tutto, naturalmente, riportato all'unita' di
lunghezza.
Come e' noto si calcola un carico limite oltre il quale l'asta collassa per
elasticita'.
E, attenzione ancora, per il collasso elastico non conta il carico di
rottura del materiale, ma il suo modulo elastico.
Saluti
Mino Saccone

 rottura del materiale, ma il suo modulo elastico.
Mino, ti ringrazio per l'osservazione. Purtroppo devo ammettere la mia
carenza di conoscenze in questo ambito e quindi ti chiedo, se per caso
è possibile avere un riferimento più preciso (una formula da
applicare, una costante da utilizzare).
Appena riuscirò a chiudere questo tubo (in maniera da renderlo
resistente all'acqua), per esempio, ho intenzione di riempirlo di
sassi - tanto da farlo andare a fondo da solo - e, legato ad una corda
abbastanza lunga, calarlo a 100 / 150 metri. Se mi torna su
accartocciato significa che probabilmente è troppo "elastico" se non
ho capito male?
Se non ho capito male, le "fibre" tra di loro non si "slegano" - e qui
si spiega la resistenza alla pressione interna - ma alla pressione
esterna si "piegano"? (ho un linguaggio abbastanza maccheronico, lo
ammetto).

 ha scritto nel messaggio
news:1173648810.3...@c51g2000cwc.googlegroups.com...

La pressione critica (agli effetti del collassamento elastico) per un tubo a
parete (relativamente) sottile dovrebbe essere (se non ho sbagliato i conti)
Pc = 1/12 * (d / R) ^ 3 * E / ( 1 - m ^ 2)
dove:
Pc e' la perssione al di sopra della quale il tubo collassa
d e' lo spessore della parete del tubo
R e' il raggio del tubo
E il moduolo di Young del materiale
m il modulo di Poisson del materiale
p.es
 per l'acciao
m = 0,30
E = 200 10^9 Pa
quindi un tubo di acciaio di 1 cm di raggio e di 0,5 mm di spessore collassa
a:
Pc = 1 / 12 (0,5/10) ^ 3 * 200 * 10 ^ 9 / 0,9 = 0,0023 GPa
circa 23 atm
Salvo errori di calcolo
Saluti
Mino Saccone