STATICA DEI FLUIDI Pressione Stevino Pascal 1 FISICA

STATICA DEI FLUIDI Pressione, Stevino, Pascal 1 FISICA - Prof. Massimiliano Bacchi

La pressione � Esperimento: Unità DLez. 1 Par 1 pag 102 stare in piedi su due e un piede � Camminare sulla neve: si affonda di più con le racchette o con un tacco 12? � È più confortevole stare seduti su una poltrona o sul sellino stretto di una bici? � È più facile piantare un chiodo a punta in giù o in su? 2 FISICA - Prof. Massimiliano Bacchi

La pressione � Anche se in tutti i casi precedenti la forza applicata è sempre la stessa, si hanno degli effetti diversi a seconda dell’ampiezza della superficie su cui tale forza è applicata � La grandezza fisica che mette in relazione una forza Unità Dcon la superficie di applicazione della forza stessa è Lez. 1 detta pressione. È una forza distribuita su una Par 1 pag 102 superficie � Cosa succede alla pressione se aumenta la superficie? E cosa succede alla pressione se la superficie diminuisce? � Se la superficie raddoppia la pressione si dimezza, mentre se la superficie si dimezza la pressione raddoppia 3 FISICA - Prof. Massimiliano Bacchi � Quindi la pressione è inversamente proporzionale

La pressione � Se raddoppio la forza (p. e. sulle stesse racchette salgono insieme due persone dello stesso peso), cosa succede alla pressione? E se dimezzo la forza (p. e. una persona di metà peso sulle racchette) cosa succede alla pressione? � Se la forza raddoppia, raddoppia anche la pressione, se la forza dimezza anche la pressione si dimezza � La pressione è direttamente proporzionale alla forza � Per piantare un chiodo esercito una pressione sul legno; la pressione è maggiore colpendo il chiodo perpendicolarmente, in diagonale o parallelamente a legno? 4 FISICA - Prof. Massimiliano Bacchi

La pressione � La pressione è maggiore quando la forza è perpendicolare alla superficie � Quindi la pressione dipende sì dalla forza, ma anche dall’angolo che la forza forma con la superficie. Quindi ciò che dobbiamo considerare è la componente della forza perpendicolare alla superficie, cioè la forza normale, detta anche forza premente FN = F 5 FN < F FISICA - Prof. Massimiliano Bacchi FN = 0

La pressione � Quindi la pressione è direttamente proporzionale alla forza normale, mentre è inversamente proporzionale alla superficie � La pressione è il rapporto fra l’intensità della forza premente (normale o perpendicolare) e l’area della superficie su cui è applicata Unità DLez. 1 Par 1 pag 2 [p]=[N/m ]=[Pa] Pascal 102 � L’unità 6 di misura della pressione nel S. I. è il Pascal FISICA - Prof. Massimiliano Bacchi

La pressione idrostatica �I Unità DLez. 1 Par 2 pag 103 liquidi esercitano una pressione sul fondo del contenitore a causa della loro forza peso. Questa è Esperimento detta pressione idrostatica gittata bottiglia � Prendiamo due contenitori uguali con quantità diverse di acqua. Chi esercita la pressione maggiore? � Il secondo, perché la profondità dell’acqua è maggiore � Ora stessa quantità ma con sostanze di densità diverse (acqua maggiore di benzina) � L’acqua, perché ha peso (densità) maggiore � La pressione idrostatica dipende dalla profondità e 7 dalla densità del liquido FISICA - Prof. Bacchi (è Massimiliano direttamente

Peso Cesattamente cos’è il peso? Unità Lez. 2 4 pag 75 � Sappiamo che il peso è la forza. Parcon la quale la Terra (o un qualunque pianeta) attira verso il suo centro un corpo di massa m � Ma come si calcola? � Ogni pianeta ha una cosiddetta accelerazione di gravità g, che sulla Terra è: g = 9, 8 m/s 2 � Il peso di un corpo è dato dal prodotto fra la massa del corpo stesso e l’accelerazione di gravità � Ma [F]=[kg∙m/s 2]=[N] � Essendo (N) � Esempio: 8 una forza la sua unità di misura è il Newton ? FISICA - Prof. Massimiliano Bacchi

Unità DLez. 1 Par 2 pag 103 La legge di Stevino (Stevin) � Calcoliamo la pressione idrostatica � La forza esercita dal fluido sul fondo di area A è il peso: h A � La massa è la densità per il volume (formula inversa): (vedi power point 2, slide 21) � Il Legge dih: Stevino volume è area di base A per altezza � Perciò 9 la pressione è: Non dipende dalla superficie ma solo dalla densità e dalla profondità. La pressione idrostatica è direttamente proporzionale alla profondità e alla densità FISICA - Prof. Massimiliano Bacchi

Legge di Stevino generalizzata � Con Unità DLez. 1 Par 2 pag 104 la legge di Stevino noi calcoliamo la pressione idrostatica di un liquido � Ma se sulla superficie del liquido viene esercitata un’altra pressione (p. es. quella atmosferica), allora un oggetto immerso ad una certa profondità nel liquido sentirà una pressione totale data dalla somma delle due pressioni 10 FISICA - Prof. Massimiliano Bacchi

Vasi comunicanti � Recipienti Unità DLez. 1 Par 3 pag 104 di forme diverse messi in comunicazione attraverso un tubo. Esperimenti: vasi comunicanti, bicchieri con tubo � Dati più recipienti, anche di forma diversa, comunicanti fra loro, un liquido versato in uno di essi raggiunge lo stesso livello in tutti i recipienti (principio dei vasi comunicanti) 11 FISICA - Prof. Massimiliano Bacchi

Vasi comunicanti - spiegazione � Come funziona? � Sulla superficie S agiscono due pressioni e con poiché � Quindi il liquido fluisce da A verso B � Il liquido raggiunge l’equilibrio quando le due pressioni diventano uguali, cioè ovvero � Nei vasi comunicanti si raggiunge l’equilibrio quando il liquido ha la stessa altezza nei vari recipienti 12 FISICA - Prof. Massimiliano Bacchi

Vasi comunicanti - applicazioni � Indicatore di livello di un serbatoio � Livella � Pozzo 13 ad acqua artesiano FISICA - Prof. Massimiliano Bacchi

Principio di Pascal � Esperimenti Unità DLez. 2 Par 1 pag 105 siringa, borraccia e contagocce � Applichiamo una pressione in un punto di un liquido e questa viene trasmessa in modo uguale da un’altra parte � Pascal (1623 -1662) disse: La pressione esercitata sulla superficie di un liquido si trasmette con la stessa intensità ad ogni altra superficie a contatto con il liquido principio � Cioè la pressione si trasmette uguale in tutte le Pascal bottiglia rotta direzioni e su tutti i punti e le superfici salto gommone 14 FISICA - Prof. Massimiliano Bacchi

Pascal e Stevin � Perché le dighe sono più spesse verso la base? � Per Stevin, più si va in profondità più aumenta la pressione; per Pascal la pressione si trasmette uguale in tutte le direzioni � Quindi sulla parete della diga vicino alla base c’è una pressione molto maggiore che appena sotto il pelo dell’acqua � Se il lago restasse della stessa altezza h ma largo solo un metro, la diga potrebbe essere costruita più sottile? � NO, la pressione dipende solo da h e non dall’area di 15 base FISICA - Prof. Massimiliano Bacchi

Botte di Pascal � Si narra che Pascal, per spiegare il suo principio, fece un semplice esperimento che è simile nel ragionamento alla diga con il lago largo un metro � Pascal inserì in una botte piena d’acqua un lungo h e sottile tubo nel quale venne versata acqua. � Quando il tubo venne riempito fino ad una altezza h sufficiente la botte esplose video � Anche se l’acqua versata nel tubo è poca rispetto a quella nella botte, essa applica una grande pressione solo a causa della sua altezza h (Stevin) e questa pressione si propaga alle pareti della botte (Pascal) rompendola 16 FISICA - Prof. Massimiliano Bacchi

Unità DLez. 2 Par 1 pag 106 Torchio idraulico � Il torchio idraulico (o sollevatore idraulico) è un apparato che sfruttando il principio di Pascal permette di sollevare grosse masse con una piccola forza � Per � Se Pascal quindi da cui A 2 è più grande di A 1, allora F 2>F 1 � Basta una piccola forza F 1 per sollevare un grosso 17 peso F FISICA - Prof. Massimiliano Bacchi 2