Rampinelli Gaia
Solidi, liquidi e gas
Un solido conserva sia il suo volume, sia la sua forma. Un liquido assume la forma del suo recipiente, ma conserva il suo volume. Un gas occupa tutto il volume disponibile del suo recipiente.
I fluidi possono manifestarsi in due dei tre stati della materia, ovvero liquido e gassoso, perciò il termine fluido si può riferire sia all'acqua che all'aria. Ciò che differenzia i solidi dai fluidi è che questi ultimi non hanno forma propria e tendenzialmente assumono la forma del recipiente che li contiene.
La statica dei fluidi
La statica dei fluidi studia le leggi dell'equilibrio dei fluidi in quiete. Le origini della statica dei fluidi si possono far risalire ad Archimede, con il suo principio (principio di Archimede), ma l'assetto sistematico fu dato soltanto nel XVI secolo per mano di Simone Steven, con importanti contributi di Blaise Pascal.
Archimede: matematico, fisico e inventore siciliota.
La pressione
È una grandezza scalare che misura l'azione della forza esercitata su una data superficie ed è definita come il rapporto tra l'intensità della forza che agisce su una superficie (quindi perpendicolare alla superficie) e l'area della superficie stessa.
- L'alpinista affonda nella neve se il suo peso è distribuito su una superficie piccola, come quella degli scarponi.
- Le racchette ai piedi dell'alpinista aumentano la superficie che ne sostiene il peso e gli permettono di avanzare senza sprofondare.
Nel SI la pressione si misura in Newton al metro quadro, con il nome di Pascal (Pa).
La formula della pressione è la seguente:
pressione (Pa) = forza premente (N) / area della superficie (m²)
Fissata la superficie, la pressione aumenta se aumenta la forza. Fissata la forza, la pressione diminuisce se aumenta la superficie su cui agisce la forza.
Legge di Pascal
Secondo la legge di Pascal, la pressione esercitata su una superficie qualsiasi di un liquido si trasmette, con lo stesso valore, su ogni altra superficie a contatto con il liquido.
La pressione nei liquidi.
ZANICHELLI
Il torchio idraulico
Applicazione reale e pratica della pressione e, in particolare, del principio di Pascal. Il torchio idraulico consente di sollevare un peso grande applicando una forza ridotta.
Per la legge di Pascal, la pressione che si esercita sul punto di un liquido si trasmette ad ogni altro; pertanto se applichiamo una forza Fa alla superficie Sa, la pressione si trasmetterà anche alla superficie Sb, che dunque subirà una forza Fb. Il torchio idraulico viene spesso usato nelle autofficine: è costituito da due cilindri, pieni di liquido e collegati tra loro, e da due pistoni.
La pressione della forza-peso nei liquidi
Legge di Stevino
La legge di Stevino è una legge che esprime il valore di pressione esercitata da un fluido su un corpo immerso al suo interno, in funzione della profondità del corpo e secondo il valore dell'accelerazione di gravità e della densità del fluido.
pressione esercitata da un liquido (Pa) = costante g (N/kg) * profondità del liquido (m) * densità del liquido (kg/m³)
g è la costante di proporzionalità con un valore di 9,8 N/kg.
Vasi comunicanti
Due o più recipienti uniti da un tubo di comunicazioni sono detti vasi comunicanti. Un liquido, posto in vasi comunicanti, raggiunge lo stesso livello in tutti i vasi. Questa proprietà è valida per qualsiasi forma di recipiente purché siano abbastanza ampi.
Spinta di Archimede
Un corpo immerso in un fluido subisce una spinta dal basso verso l'alto pari al peso del liquido spostato, dove la spinta esercitata dal fluido, è una forza detta spinta di Archimede, o spinta idrostatica. Un corpo galleggia se il suo peso è minore del peso del liquido spostato, ossia la sua densità media è minore di quella del liquido. Un corpo affonda se il suo peso è maggiore del peso del liquido spostato, ossia la sua densità media è maggiore di quella del liquido.
spinta di Archimede (N) = costante g (N/kg) * volume del liquido spostato (m³) * densità del liquido (kg/m³)
Il galleggiamento dei corpi
La condizione affinché un corpo galleggi in un fluido si verifica quando il suo peso ha stessa intensità della spinta di Archimede. Un corpo sale a galla, rimane fermo o affonda quando la sua densità è rispettivamente minore, uguale o maggiore di quella del liquido nel quale è immerso.
La pressione atmosferica
Lo strato di aria che circonda la terra ha un peso e perciò esercita una pressione (pressione atmosferica). Nel barometro di Torricelli, alla base della colonna di mercurio agiscono la pressione atmosferica e la pressione idrostatica della colonna di mercurio. A livello del mare la colonna di mercurio che rimane nel tubo è alta 76,0 cm.
h = 76 cm A - mercurio
