1

STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA

Il corpo ha volume e forma ben definiti

Il corpo ha volume ben definito, ma assume la forma del recipiente che lo contiene

Il corpo occupa tutto lo spazio disponibile

Si dice fluido un corpo allo stato liquido o gassoso

Solido

Liquido

Gassoso

2

PRESSIONE

La pressione è il rapporto fra la forza normale agente su una superficie e l’area della superficie

2

NPa (pascal)

m

Fp

S

Densità di un fluidom

dV

Densità dell’acqua 3

kg1000

m

3

PRESSIONE

2

dyn=baria

cm

5

2 4 2 2

N 10 dyn dyn1 Pa 1 1 10 10 barie

m 10 cm cm

Nel sistema C.G.S.

5 61 bar = 10 Pa = 10 barie

4

PRESSIONE

La pressione che il fluido esercita su una superficie non dipende dalla sua orientazione, ma solo dalla sua profondità.

La pressione che il fluido esercita su una faccia è uguale a quella esercitata sulla faccia opposta.

5

PRINCIPIO DI PASCAL

L’aumento di pressione prodotto in un punto di un fluido si trasmette inalterato ad ogni altro punto del fluido.

Amplificazione di una forza

F A

f a

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LEGGE DI STEVINO

Condizione di equilibrio

1

i iF 0

dAhgApmgApAp 112

dghpp 12

7

LEGGE DI STEVINO

La pressione esercitata da una colonna di liquido sulla sua base non dipende dalla sezione, ma dipende dalla sua altezza

Poiché la pressione è uguale alla stessa profondità, il liquido si dispone in recipienti comunicanti, ma di varia forma, alla stessa altezza (principio dei vasi comunicanti)

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PRINCIPIO DI ARCHIMEDE

Un corpo immerso in fluido è sottoposto ad un sistema di forze, la cui risultante è detta spinta di Archimede S, diretta verticalmente verso l’alto ed uguale al peso del fluido spostato

S=dVgd = densità del fluido spostatoV = volume del corpo

9

PRESSIONE ATMOSFERICA

Esperienza di Torricelli

S

h = 7 6 0 m mm gpa

pa

p = dgh = 13590 • 9.8 • 0.76 Pa= 101218 Pa 105 Pa= 1 atm

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MANOMETRO DIFFERENZIALE

Differenza di pressione fra gas e atmosfera misurata dal dislivello h

h

Fluido

p

p0

Applicazione per la misura della pressione arteriosa con lo sfigmomanometro

op p p

dgh

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FLUIDODINAMICA

Portata di un condotto

S1 S2

v

vt

Svt

Svt

t

VQ

Volume di fluido che attraversa una sezione del condotto nell’unità di tempo

12

FLUIDODINAMICA

La portata assume lo stesso valore su ciascuna sezione

S1 S2

v1v2

2211 vSvS

La velocità è inversamente proporzionale all’area della sezione

Moto stazionario: le condizioni fisiche rimangono costanti nel tempo

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TEOREMA DI BERNOULLI

Su qualunque sezione del condotto

Si applica al moto di un fluido ideale (senza viscosità e incompressibile) in moto stazionario in un condotto a pareti rigide

h1h2

a) c)

b) d)

S1v1t

v2tv1

v2

S2

p1

p2

21cost

2dv dgh p

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TEOREMA DI BERNOULLI

Se il fluido è in quiete si ricava la legge di Stevino

1 1 2 2dgh p dgh p 2 1 1 2( )p p dg h h

Effetto Venturi 2221

21 2

1

2

1pdvpdv

In un condotto orizzontale la pressione aumenta se l’area della sezione aumenta

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STENOSI

Se si produce un restringimento della sezione di un vaso sanguifero

S2

S1

p1

p2

1 2p p

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ANEURISMA

Se si produce un allargamento delle sezione di un vaso sanguifero

2 1p p

p2S2

S1

p1

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FLUIDI REALI

Esse sono dovute alle forze di coesione fra le molecole del fluido ed alle forze di attrito fra le molecole del fluido e le pareti del condotto.

Durante lo scorrimento di un fluido reale in un condotto si manifestano forze di attrito interno che ne ostacolano il moto.

Tali forze di resistenza sono l’origine di una proprietà del fluido detta viscosità e producono una perdita di energia che si trasforma in calore

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FLUIDI REALI

Quando un liquido reale scorre in un condotto cilindrico a bassa velocità (moto laminare), tutto avviene come se cilindri concentrici scorressero l’uno dentro l’altro con velocità decrescente dal centro verso la periferia

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LEGGE DI HAGEN-POISEUILLEL’attrito interno produce una caduta di pressione secondo la legge di Hagen-Poiseuille

QRppp 21

R= resistenza idraulicaCondotto cilindrico

4

8R

r

d

= coefficiente di viscosità

d = lunghezza del condottor = raggio del condotto

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COEFFICIENTE DI VISCOSITÀ

Equazione dimensionale

sPasmkg 11S.I.

poisescmg 11C.G.S.

Acqua a 20°C 1 cpoise = 10-3 Pa·sSangue a 37°C 2 - 3 cpoise =2-3 10-3 Pa·s

21

SISTEMA CARDIOVASCOLARE

Il cuore è diviso in quattro scomparti: atri e ventricoli.Esso funziona come una pompa sincrona, compiendo ciclicamente una contrazione (sistole) seguita da un periodo di rilassamento (diastole)

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SISTEMA CARDIOVASCOLARE

Parametri fisici

Gittata sistolica: volume di sangue immesso nell’aorta ad ogni contrazione sistolica (80 cm3)

Portata cardiaca: volume di sangue immesso nell’aorta nell’unità di tempo (80 cm3/s)

Frequenza cardiaca: numero di contrazioni sistoliche nell’unità di tempo (60 battiti/min)

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SISTEMA CARDIOVASCOLARE

Pressione cardiaca

Valori medi all’uscita dei due ventricoli: 120 mm Hg per l’aorta 25 mm Hg per l’arteria polmonare

Valori medi al ritorno nei due atri: 4 mm Hg per la vena cava 8 mm Hg per la vena polmonare