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I fluidi

Pa
Forza e pressione
 
  • per applicare una forza all'acqua o all'aria, è necessario spingere su una certa superficie
  • anche in altri casi è importante la superficie su cui si esercita la forza; alcuni esempi:
    • l'impronta lasciata da un oggetto sulla sabbia umida è più profonda se lo si appoggia sulla faccia che ha la minor superficie
    • si sprofonda di meno nella neve fresca se si usano delle racchette da neve, che hanno una superficie maggiore
  • in questi casi ciò che importa è la pressione, cioè la forza che si esercita su ogni singola unità di superficie: ad esempio, con una superficie doppia, occorre raddoppiare anche la forza per avere la stessa pressione
  • per calcolare la pressione, si misurano la forza F e la superficie S e si calcola il loro rapporto:
    p=F/S
  • l'unità di misura della pressione nel SI è il pascal (simbolo Pa), che è la pressione prodotta da una forza di 1 N su una superficie di 1 m2
tutti a livello qualitativo, le misure sono consigliate per un secondo ciclo
calcoli dettagliati di pressione solo a livello adulto o come approfondimento per un secondo ciclo
 
Pb
La pressione nei fluidi
 
  • in un fluido, la pressione si trasmette invariata a tutti i punti e in tutte le direzioni fino alle pareti del recipiente (legge di Pascal); alcuni esempi:
    • se si gonfia un palloncino, la pressione si trasmette dall'imboccatura a tutti i punti del palloncino, che assume perciò una forma arrotondata
    • se si schiaccia sul fondo una bottiglietta di plastica piena d'acqua, la pressione si trasmette fino in cima e fa salire il livello dell'acqua
  • in un gas, se si aumenta la pressione diminuisce il volume (legge di Boyle); un esempio:
    • se si schiaccia una bottiglietta di plastica semipiena d'acqua dopo averla tappata, si vede che il volume dell'aria intrappolata diminuisce e, più si preme, più forte è la diminuzione di volume
  • in un fluido, la pressione aumenta con la profondità (legge di Stevino). Per calcolare la pressione a una certa profondità si immagina la "colonna" di fluido che sta sopra una superficie immaginaria S e se ne calcola la forza-peso: la pressione è pari alla forza-peso divisa per la superficie S (la colonna di aria immaginaria che sta sopra una superficie di 1 cm2 a livello del mare ha una forza-peso di 10 N circa, quindi la pressione atmosferica è di 10N/0,0001 m2= 100.000 Pa!)
  • un fluido si muove dai punti a pressione maggiore verso quelli a pressione minore
tutti a livello qualitativo, calcoli e misure sono consigliati per un secondo ciclo
 
Pc
La spinta di Archimede
 
  • un oggetto immerso in un fluido riceve una spinta diretta verso l'alto pari alla forza-peso del fluido spostato
  • un oggetto immerso in acqua è perciò "più leggero", perché la spinta dell'acqua va a sottrarsi alla forza di gravità
  • l'oggetto galleggia se sposta, immergendosi, un volume di acqua tale che la forza-peso dell'acqua spostata è pari alla sua propria forza-peso
tutti a livello qualitativo, calcoli e misure sono consigliati per un secondo ciclo
 


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Aggiornato il 1 Febbraio 2001.
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