Esercizio

Un tratto di una arteria è ristretto da una placca arteriosclerotica al 18.24% della sua sezione trasversale. Qual è la diminuzione percentuale di pressione in questo punto? La pressione del sangue in una arteria sana è 100 mm Hg e la velocità è 0.120 m/s. La densità del sangue è 1040 kg/m3.

Soluzione.

Per trovare la variazione di pressione nel punto dell'arteria ristretto dalla placca arteriosclerotica dobbiamo considerare l'equazione di Bernoulli, che nel nostro caso si scrive:

p1 + (1/2) · ρ · v12 = p2 + (1/2) · ρ · v22

con p1 = pressione nel tratto di arteria non ostruito, p2 = pressione nel tratto di arteria ostruito, v1 e v2 = velocità del sangue nei due tratti, ρ = densità del sangue.

Da questa equazione possiamo ricavare la differenza di pressione tra i due tratti di arteria:

p1 - p2 = (1/2) · ρ · (v22 - v12)

Per poter calcolare questa espressione dobbiamo conoscere la velocità v2 del sangue nel tratto di arteria con la placca. Utilizziamo allora l'equazione di continuità

A1 · v1 = A2 · v2

con A1, A2 = sezioni trasversali dei due tratti di arteria. Da questa equazione ricaviamo v2:

v2 = (A1 / A2) · v1

e lo sostituiamo nella formula per la variazione di pressione (elevandolo al quadrato):

Δp = p1 - p2 = (1/2) · ρ · ((A1 / A2)2 · v12 - v12)

Dato che viene richiesta la variazione percentuale di pressione, bisogna calcolare il rapporto Δp/p e moltiplicarlo per 100:

(Δp/p)% = [(1/2) · ρ · ((A12 / A22) · v12 - v12) / p] · 100

Sostituiamo ora i dati numerici forniti dal testo, trasformando prima la pressione da mmHg in Pa:

p = 100 mmHg = 100 · 133.32 Pa = 1.333·104 Pa
A2 / A1 = 18.24 / 100 = 0.1824 ==> A1 / A2 = 1 / 0.1824
(Δp/p)% = [(1/2) · 1040. · ((1 / 0.1824)2 · 0.1202 - 0.1202) / 1.333·104] · 100 = 1.64 %