L'EQUILIBRIO DEI FLUIDI
Power point realizzato da Maria Di Paola e Flavia Sorbello
Gli stati della materia e i fluidi
Sulla Terra, la materia si presenta in tre stati di aggregazione: solido, liquido e gassoso. Un solido è caratterizzato da una forma e un volume definiti (il ghiaccio). Un liquido ha un volume proprio ma assume la forma del recipiente che lo contiene (l' acqua del mare). Un gas non ha forma e volumi propri ma si espande fino ad occupare tutto lo spazio disponibile. I liquidi e i gas sono detti fluidi perché non hanno una forma propria e scorrono con facilità. I liquidi sono incomprimibili , perché mantengono il loro volume anche quando sono soggetti a forze grandi; i gas sono comprimibili, perché basta una forza modesta per diminuirne in volume.
la pressione
Gli effetti di una forza possono dipendere anche dall'area della superficie su cui agisce. Per spiegare questo introduciamo una nuova grandezza fisica: la pressione. La pressione p esercitata da una forza F (vettore) che agisce perpendicolarmente su una superficie di area A è il rapporto p=F/A. L'unità di misura della pressione è il newton per metro quadro (N/m2) ed è detta pascal (Pa). Un fluido in quiete esercita forze e quindi pressioni sulle superfici con le quali è a contatto. In generale, la forza esercitata su una superficie dalla pressione del fluido agisce solo in direzione perpendicolare alla superficie. In ogni punto del fluido la pressione è la stessa. La pressione di un fluido si misura mediante uno strumento detto manometro.
il principio di pascal e il martinetto idraulico
I fluidi sottoposti a una pressione esterna reagiscono secondo quanto enunciato dal principio di Pascal: una pressione esterna esercitata su una superficie a contatto con un fluido si trasmette invariata in tutto il fluido. Sul principio di Pascal si basa anche il funzionamento del martinetto idraulico, un dispositivo che permette di equilibrare un peso molto grande con una forza minima. Un martinetto idraulico è formato da due cilindri di diametro differente in cui sono alloggiati due pistoni. I due cilindri sono collegati da un raccordo e riempiti di liquido, solitamente un olio. La forza Fin sul pistone più piccolo di area Ain dà luogo a una pressione nel fluido. Pin=Fin/Ain. Questa pressione si trasmette invariata alla base del pistone più grande di area Aout. Su di esso si esercita una forza verso l'alto di modulo Fout tale che: Pout=Fout/Aout. Uguagliando le due pressioni otteniamo: Fout=Aout/Ain x Fin.
La pressione idrostatica e la legge di stevino
Quando ci immergiamo in mare percepiamo la pressione dell'acqua sui timpani. Questo perché la pressione dell'acqua aumenta con la profondità.Ogni fluido è sottoposto a una forza di gravità, per cui ogni strato grava col suo peso sugli strati sottostanti: questa forza genera una forza all'interno del fluido detta pressione idrostatica, che cresce con la profondità perché il peso del fluido sovrastante aumenta. Per i fluidi incomprimibili vale la legge di Stevino. Alla profondità h, la pressione dovuta al peso di un liquido di densità p è: p=pgh, dove g= 9,8N/kg è la costante di proporzionalità tra massa e peso. Sulla superficie libera di un liquido agisce una pressione esterna p0 e in questi casi la legge di Stevino assume la forma di : p= p0+pgh.
vasi comunicanti
Per vasi comunicanti si intende un insieme di due o più recipienti collegati fra loro. Il liquido versato in un sistema di vasi comunicanti si ripartisce nei recipienti in modo da riempirli tutti allo stesso livello. La pressione alla base dei recipienti dipende solo dalla profondità.
la pressione atmosferica
L'aria presente nell'atmosfera terrestre pesa sugli strati d'aria sottostanti, esercitando così una pressione detta atmosferica.La prima misura della pressione atmosferica viene eseguita nel 1643 da Evangelista Torricelli con uno strumento noto come barometro a mercurio. Riempiendo un tubo di mercurio e capovolgendolo in una bacinella, il livello del mercurio si ferma a circa 76 cm per effetto della pressione atmosferica. Da ciò deriva la formula: Patm=pgh. Al livello del mare, la colonna di mercurio è alta 760 mm, quindi: Patm=1,013x10 5 Pa. In metereologia, si usa l'unità di misura bar e il suo sottomultiplo millibar.
la spinta idrostatica, il galleggiamento e la legge di archimede
Un corpo immerso in un liquido riceve sempre una spinta verso l'alto, detta spinta idrostatica. Anche i corpi che affondano ricevono una spinta verso l'alto.La spinta idrostatica fu studiata già nel III secolo a.C. dal siracusano Archimede, che formulò per i liquidi la legge nota come legge di Archimede. Un corpo immerso in un liquido riceve una spinta verso l'alto pari al peso del liquido spostato. La spinta idrostatica Fi (vettore) su un corpo immerso per un volume Vim in un fluido di densità p è una forza diretta verso l'alto con intensità uguale al peso del fluido spostato: Fi=pVimg. La spinta idrostatica non dipende dal materiale di cui è fatto il corpo ma solo dal volume di liquido che esso sposta.
LA CONDIZIONE DI GALLEGGIAMENTO
Un corpo galleggia quando sposta una quantità di fluido che ha il suo stesso peso. Consideriamo un corpo immerso in un fluido. All'equilibrio, si può presentare una delle seguenti situazioni: 1)Il corpo galleggia ed emerge parzialmente. Il volume del corpo è maggiore di quello del fluido spostato ma il peso è lo stesso, quindi la densità del corpo è minore di quella del fluido. 2)Il corpo galleggia ma è completamente immerso. Il volume del corpo è uguale a quello del fluido spostato, quindi la densità del corpo è uguale a quella del fluido. 3)Il corpo affonda. Il volume del corpo è uguale a quello del fluido spostato ma pesa di più, quindi la densità del corpo è maggiore di quella del fluido. E' importante considerare la densità totale del corpo immerso.
GRAZIE PER L'ASCOLTO!
L'EQUILIBRIO DEI FLUIDI
Maria Di paola
Created on October 14, 2025
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L'EQUILIBRIO DEI FLUIDI
Power point realizzato da Maria Di Paola e Flavia Sorbello
Gli stati della materia e i fluidi
Sulla Terra, la materia si presenta in tre stati di aggregazione: solido, liquido e gassoso. Un solido è caratterizzato da una forma e un volume definiti (il ghiaccio). Un liquido ha un volume proprio ma assume la forma del recipiente che lo contiene (l' acqua del mare). Un gas non ha forma e volumi propri ma si espande fino ad occupare tutto lo spazio disponibile. I liquidi e i gas sono detti fluidi perché non hanno una forma propria e scorrono con facilità. I liquidi sono incomprimibili , perché mantengono il loro volume anche quando sono soggetti a forze grandi; i gas sono comprimibili, perché basta una forza modesta per diminuirne in volume.
la pressione
Gli effetti di una forza possono dipendere anche dall'area della superficie su cui agisce. Per spiegare questo introduciamo una nuova grandezza fisica: la pressione. La pressione p esercitata da una forza F (vettore) che agisce perpendicolarmente su una superficie di area A è il rapporto p=F/A. L'unità di misura della pressione è il newton per metro quadro (N/m2) ed è detta pascal (Pa). Un fluido in quiete esercita forze e quindi pressioni sulle superfici con le quali è a contatto. In generale, la forza esercitata su una superficie dalla pressione del fluido agisce solo in direzione perpendicolare alla superficie. In ogni punto del fluido la pressione è la stessa. La pressione di un fluido si misura mediante uno strumento detto manometro.
il principio di pascal e il martinetto idraulico
I fluidi sottoposti a una pressione esterna reagiscono secondo quanto enunciato dal principio di Pascal: una pressione esterna esercitata su una superficie a contatto con un fluido si trasmette invariata in tutto il fluido. Sul principio di Pascal si basa anche il funzionamento del martinetto idraulico, un dispositivo che permette di equilibrare un peso molto grande con una forza minima. Un martinetto idraulico è formato da due cilindri di diametro differente in cui sono alloggiati due pistoni. I due cilindri sono collegati da un raccordo e riempiti di liquido, solitamente un olio. La forza Fin sul pistone più piccolo di area Ain dà luogo a una pressione nel fluido. Pin=Fin/Ain. Questa pressione si trasmette invariata alla base del pistone più grande di area Aout. Su di esso si esercita una forza verso l'alto di modulo Fout tale che: Pout=Fout/Aout. Uguagliando le due pressioni otteniamo: Fout=Aout/Ain x Fin.
La pressione idrostatica e la legge di stevino
Quando ci immergiamo in mare percepiamo la pressione dell'acqua sui timpani. Questo perché la pressione dell'acqua aumenta con la profondità.Ogni fluido è sottoposto a una forza di gravità, per cui ogni strato grava col suo peso sugli strati sottostanti: questa forza genera una forza all'interno del fluido detta pressione idrostatica, che cresce con la profondità perché il peso del fluido sovrastante aumenta. Per i fluidi incomprimibili vale la legge di Stevino. Alla profondità h, la pressione dovuta al peso di un liquido di densità p è: p=pgh, dove g= 9,8N/kg è la costante di proporzionalità tra massa e peso. Sulla superficie libera di un liquido agisce una pressione esterna p0 e in questi casi la legge di Stevino assume la forma di : p= p0+pgh.
vasi comunicanti
Per vasi comunicanti si intende un insieme di due o più recipienti collegati fra loro. Il liquido versato in un sistema di vasi comunicanti si ripartisce nei recipienti in modo da riempirli tutti allo stesso livello. La pressione alla base dei recipienti dipende solo dalla profondità.
la pressione atmosferica
L'aria presente nell'atmosfera terrestre pesa sugli strati d'aria sottostanti, esercitando così una pressione detta atmosferica.La prima misura della pressione atmosferica viene eseguita nel 1643 da Evangelista Torricelli con uno strumento noto come barometro a mercurio. Riempiendo un tubo di mercurio e capovolgendolo in una bacinella, il livello del mercurio si ferma a circa 76 cm per effetto della pressione atmosferica. Da ciò deriva la formula: Patm=pgh. Al livello del mare, la colonna di mercurio è alta 760 mm, quindi: Patm=1,013x10 5 Pa. In metereologia, si usa l'unità di misura bar e il suo sottomultiplo millibar.
la spinta idrostatica, il galleggiamento e la legge di archimede
Un corpo immerso in un liquido riceve sempre una spinta verso l'alto, detta spinta idrostatica. Anche i corpi che affondano ricevono una spinta verso l'alto.La spinta idrostatica fu studiata già nel III secolo a.C. dal siracusano Archimede, che formulò per i liquidi la legge nota come legge di Archimede. Un corpo immerso in un liquido riceve una spinta verso l'alto pari al peso del liquido spostato. La spinta idrostatica Fi (vettore) su un corpo immerso per un volume Vim in un fluido di densità p è una forza diretta verso l'alto con intensità uguale al peso del fluido spostato: Fi=pVimg. La spinta idrostatica non dipende dal materiale di cui è fatto il corpo ma solo dal volume di liquido che esso sposta.
LA CONDIZIONE DI GALLEGGIAMENTO
Un corpo galleggia quando sposta una quantità di fluido che ha il suo stesso peso. Consideriamo un corpo immerso in un fluido. All'equilibrio, si può presentare una delle seguenti situazioni: 1)Il corpo galleggia ed emerge parzialmente. Il volume del corpo è maggiore di quello del fluido spostato ma il peso è lo stesso, quindi la densità del corpo è minore di quella del fluido. 2)Il corpo galleggia ma è completamente immerso. Il volume del corpo è uguale a quello del fluido spostato, quindi la densità del corpo è uguale a quella del fluido. 3)Il corpo affonda. Il volume del corpo è uguale a quello del fluido spostato ma pesa di più, quindi la densità del corpo è maggiore di quella del fluido. E' importante considerare la densità totale del corpo immerso.
GRAZIE PER L'ASCOLTO!