La Pressione: Concetto Fondamentale in Fisica, Appunti di Fisica

Scarica La Pressione: Concetto Fondamentale in Fisica e più Appunti in PDF di Fisica solo su Docsity! I FLUIDI PRESSIONE: Supponiamo di avere un letto formato da chiodi: è preferibile avere un letto con tanti chiodi o un letto con pochi chiodi? Risposta: la risposta inizialmente, potrebbe essere il letto con pochi chiodi, perché si pensa che avendo pochi chiodi, ci si fa meno male. Ma in realtà funzione nella maniera opposta: più sono i chiodi, meno dolore io sento questo perché: tutto dipende infatti dalla PRESSIONE, dalla pressione che noi esercitiamo. DEFINIZIONE: la pressione è data dal rapporto tra forza e superficie. E’ UNA GRANDEZZA SCALARE (perché per identificarla abbiamo bisogno semplicemente di un valore numerico e dell’unità di misura) DIFFERENZA TRA GRANDEZZA SCALARE E GRANDEZZA VETTORIALE: SCALARE: vengono definite attraverso un numero (MASSA, TEMPO E ENEGRIA) VETTORIALE: per essere definite hanno bisogno di un MODULO,DIREZIONE E VERSO (FORZA, ACCELLERAZIONE E VELOCITA’) A parità di forza, se io ho una superficie maggiore, la pressione è minore. Riprendiamo l’esempio del letto, se io ho tanti chiodi, aumento la superficie d’appoggio. A parità di forza, che è rappresentata dal mio peso, se io ho tanti chiodi, distribuisco maggiormente questa forza, e quindi la pressione è minore e mi faccio meno male. Se io avessi avuto un solo chiodo, mi farei molto più male. Quindi in realtà, più chiodi ho, meglio è, perché distribuisco il mio peso. Facciamo un altro esempio: se durante una giornata innevata faccio una passeggiata sulla neve, camminando sulla neve fresca solitamente si affonda, e il fatto che si affonda è dovuto alla pressione, perché abbiamo la nostra forza, rappresentata dal nostro peso, che appoggia soltanto sui piedi, che sono piccoli come superficie. Per questo motivo si utilizzano le CIAPPOLE o le racchette, in modo da poter camminare senza affondare. Ma questo perché succede: rispetto al piede le racchette sono molto più grandi, e in questa maniera ho aumentato la superficie d’appoggio. Siccome la forza è sempre rappresentata dal mio peso, quando io cammino con le racchette, ho una pressione minore e quindi affondo meno nella neve, quindi riesco a camminare più velocemente. Se io aumento la superficie, questo rapporto, questa frazione diventa più piccola, perché il denominatore aumenta. Quindi se io aumento la superficie, in questo caso quella di appoggio, diminuisco la pressione. -NEI SOLIDI: la densità è maggiore (es tavolo) -NEI LIQUIDI: è intermedia (es acqua) -NEI AERIFORMI, quindi i gas: la densità è molto piccola (es ossigeno) SOLIDI, LIQUIDI E AERIFORMI I fluidi sono costituiti da particelle, invisibili a occhio nudo, dette molecole. (la molecola è la parte più piccola di una sostanza). Vediamo che si comportano in maniera differente: NEI SOLIDO= le particelle sono costrette a mantenere la stessa posizione e quindi: hanno forma e volume proprio NEI LIQUIDI= possono scorrere le une sulle altre, quindi i liquidi hanno volume ma non hanno forma, assumono la forma del recipiente che li contiene. e per questo motivo sono INCOMPREMIBILI, ovvero che non riescono a ridurre il proprio volume. NEGLI AERIFORMI= hanno la possibilità di muoversi liberamente, quindi non hanno né volume né forma, si dice che l’aeriforme occuperà il volume del contenitore in cui lo andremo a mettere e lo occuperà tutto. Questo significa che se occupa un contenitore piccolo, sarà un piccolo volume, se si trova in un contenitore grande, lui si espande fino ad occupare l’intero volume del contenitore nel quale lo andiamo a introdurre. Gli aeriformi sono per loro natura COMPRIMIBILI, perché non hanno né forma né volume, quindi si può ridurre il volume COME SI MISURA LA DENSITA’: la formula è: P(che si legge ro) = m/V m= sta per massa (kg) ; V= sta per volume (m^2) L’UNITA’ DI MISURA DELLA DENSITA’: quindi l’unità di misura della densità sarà: KILOGRAMMI AL METRO CUBO un’altra unità di misura della densità è I DENARI COME SI MISURA IL VOLUME: L’UNITA DI MISURA del volume, è il METRO CUBO, è quello previsto dal SI, però non è quello più utilizzato. Nel quotidiano non usiamo il metro cubo. ESEMPIO= nella bolletta dell’acqua, il consumo dell’acqua o viene indicata in metri cubi, oppure può essere indicata (strana perché il litro misura tutt’altro, è una misura della capacità e non è associata ai volumi) ed è il LITRO. 1 LITRO CORRISPONDE A UN DECIMETRO CUBO. LE GRANDEZZE INERSAMENTE PROPORZIONALI: Quand’è che una grandezza è DIRETTAMENTE o INVERSAMENTE proporzionali? -DIRETTAMENTE PROPORZIONALE= quando una grandezza aumenta e aumenta anche l’altra, oppure una raddoppia e anche l’altra raddoppia -INVERSAMENTE PROPORZIONALE= quando una grandezza raddoppia, l’altra diminuisce, se una triplica, l’altra diventa tre volte più piccola. IN PIU’: -quando sono DIRETTAMENTE PROPORZIONALI, si mantiene costante il loro rapporto, quindi se io faccio A/B e A e B sono direttamente proporzionali, se una raddoppia, deve raddoppiare anche l’altra e viceversa. -Se invece una grandezza è INVERSAMENTE PROPORZIONALI, si mantiene costante il loro prodotto, quindi A x B si deve mantenere costante, questo vuol dire che se uno raddoppia, l’altro si deve dimezzare, affinché quindi il loro rapporto si mantenga costante. COME SI ESPRIMONO GRAFICAMENTE: -in quella DIRETTAMENTE PROPORZIONALE= troviamo una semiretta causa fosse questa pressione, i getti sarebbero uguali, e infatti non è così. Man mano che si scende nel recipiente, l’altezza del fluido al di sopra del foro aumenta e con essa il peso che preme sulle pareti sottostanti, che determina perciò all’interno del fluido pressioni via via crescenti. Di conseguenza: le distanze di caduta dei getti d’acqua uscenti dai fori più in bassi sono maggiori. La relazione tra la pressione in un liquido e la profondità, secondo la legge di Stevino, ha la seguente formula: p (p sta per pressione) p= P x g x h , P (letta ro), è la densità (data dal rapporto tra massa e volume) , g è una costante e h è la profondità. Formule inverse: RO= p/g x h; h=p/ROg QUINDI: più è profondo, maggiore sarà la pressione. Sott’acqua abbiamo una pressione maggiore, perché abbiamo tutta la pressione atmosferica addosso, più quella dell’acqua. Invece in montagna diminuisce, perché la quantità di aria che abbiamo sulla nostra testa è minore. (la pressione diminuisce). Più io salgo, quindi minore è questa quota, più h diminuisce (pressione). I VASI COMUNICANTI: (conseguenza della legge di stev.) principio dei vasi comunicanti: se io ho dei vasi di diverse dimensioni comunicanti tra loro che cosa, succede al liquido che io vado a mettere? Indipendentemente dalla forma che hanno, l’altezza sarà sempre la stessa. Quindi, versando il liquido nei vasi, dimostriamo che il livello dell’acqua sarà uguale nonostante la diversità dei vasi. PRINCIPIO DI ARCHIMEDE: Il principio di Archimede afferma che: -Quando un corpo è immerso in un fluido, riceve una spinta dall’alto verso il basso, pari al peso del fluido spostato. E’ ovvio che quanto fluido io sposto dipende spesso dalla forma che ha: Quando noi immergiamo un corpo in un fluido, abbiamo due forze che vengono esercitate: la prima è la forza peso, e va verso il basso. L’altra è la spinta di Archimede, e va verso l’alto. Se vince la spinta di Archimede, allora il corpo galleggia, se vince invece il peso, il corpo va affondo. (TUTTI I CORPI RICEVONO LA SPINTA DI ARCHIMEDE, MA QUESTA SPINTA NON CE LA FA SEMPRE A CONTRASTARE LA FORZA PESO) LA FORMULA DELLA SPINTA DI ARCHIMEDE: Sa= P fluido x V x g  in cui V è il volume del fluido spostato, e g è l’accelerazione di gravità. IL GALLEGGIAMENTO: -Se la spinta di Archimede è maggiore o uguale al peso del corpo, allora in questo caso si ha che il corpo galleggia e di conseguenza, se il corpo galleggia, vuol dire che la densità del fluido è maggiore di quella del corpo. QUINDI: per galleggiare un corpo deve essere tale che la spinta di Archimede vinca sul peso del corpo. (IL PESO SI CALCOLA m x g). -Nella spinta di Archimede, quando la calcoliamo, quello che viene fuori alla fine è un confronto tra le densità. Se il corpo che io sto immergendo nell’acqua è più denso rispetto all’acqua , allora andrà a fondo, perché la spinta di Archimede non ce la fa a contrastare il peso. Se invece il corpo che io sto immergendo nell’acqua ha una densità minore rispetto a quella dell’acqua, il corpo galleggia, perché la spinta di Archimede riuscirà perfettamente a contrastare il peso del corpo. LA PRESSIONE ATMOSFERICA L’ESPERIMENTO DI TORICELLI: -Facendo questo esperimento con il mercurio, Torricelli si rese conto che se io giro un’ampolla con del mercurio (il mercurio è l’unico metallo liquido) in una vaschetta dove c’è ancora mercurio, ad un certo punto comincia a scendere ma si fermava sempre allo stesso posto. E questa è stata calcolata come pressione atmosferica. STRUMENTO PER MISURARE LA PRESSIONE: sono due: -IL MANOMETRO= (sembra un orologio, ha lo schermo tondo, e una sorta di pompetta che si va a premere per andare a misurare la pressione).