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I fluidi

Documento riadattato da MyZanichelli.it

Isabella Soletta – Febbraio 2012

Questo simbolo significa che l’esperimento si

può realizzare con materiali o strumenti

presenti nel nostro laboratorio

Questo simbolo significa che l’esperimento si

può realizzare anche a casa con materiali di

facile reperibilità

Isabella Soletta Liceo Fermi Alghero

Questo simbolo significa che è disponibile

una scheda preparata per presentare

l’esperimento

marzo 2012

Solidi, liquidi e gas

Un solido è un corpo rigido e

come tale conserva forma e

volume propri.

Un liquido è un fluido

che assume la forma del

recipiente che lo contiene

e ha un volume proprio

Un gas (o aeriforme) è un fluido, occupa

tutto il volume del recipiente che lo

contiene. Può essere compresso in un

volume più piccolo.

marzo 2012 Isabella Soletta Liceo Fermi Alghero

Un modello per il gas

Novembre 2013 Isabella Soletta Liceo Fermi Alghero

Un modello per il liquido


L’evaporazione


Cosa è la pressione?

• La pressione è la forza che si esercita rapportata alla superficie sulla quale si esercita

• Un gas può essere compresso

Cosa si mostra

• in una siringa vuota

premendo il pistone è possibile

comprimere l’aria contenuta

• con una siringa piena d’acqua

si può vedere che un fluido ha

un volume proprio; perciò

comprimere un fluido non è

possibile LA SCIENZA IN PRIMA PERSONA – LICEO FERMI 2010


La pressione nei gas

Novembre 2013 Isabella Soletta Liceo Fermi Alghero

Se colleghiamo la siringa ad un misuratore di pressione possiamo

osservare che premendo il pistone la pressione aumenta

LA SCIENZA IN PRIMA PERSONA – LICEO FERMI 2010


La pressione

La pressione è una grandezza scalare

definita come il rapporto tra il modulo

della forza (perpendicolare

alla superficie) e l’area

di questa superficie.


Il Pascal

Nel Sistema Internazionale l’unità di misura della pressione

è il pascal (Pa).


Misuratori di pressione Gli strumenti per misurare la pressione si chiamano

manometri o più in generale misuratori di pressione

Serve per misurare la pressione arteriosa sistemica (conosciuta anche

come pressione arteriosa o come pressione sanguigna) è la pressione

del sangue arterioso sistemico misurata a livello del cuore.

La pressione del sangue, intesa come l'intensità della forza che il sangue

esercita su una parete del vaso di area unitaria, varia lungo tutto l'apparato

vascolare: infatti la pressione arteriosa diminuisce progressivamente dal

ventricolo sinistro del cuore fino alle arteriole. (da Wikipedia)

In medicina si usa lo sfigmomanometro

che normalmente non è tarato in pascal

ma in mmHg (millimetri di mercurio)


http://it.wikipedia.org/wiki/Pressione_del_sangue

http://it.wikipedia.org/wiki/Arterie

http://it.wikipedia.org/wiki/Circolazione_sistemica

http://it.wikipedia.org/wiki/Ventricolo_sinistro

Misuratori di pressione

Dal gommista la pressione viene misurata in bar o in atmosfere


Le previsioni del tempo

I metereologi usano di solito come unità di misura il millibar

(1 millibar = 100 Pa) – i misuratori di pressione atmosferica si

chiamano barometri marzo 2012 Isabella Soletta Liceo Fermi Alghero

Misuratori di pressione

• In laboratorio usiamo un misuratore di pressione digitale con cui possiamo scegliere le unità di misura che preferiamo


Pa

Kpa

mmHg

Torr

Bar

mbar

La legge di Boyle

• Aumentando la pressione il volume occupato da un gas diminuisce

• Aumentando il volume la pressione esercitata dal gas diminuisce

• Pressione e volume sono inversamente proporzionali

• Il loro prodotto è costante

con una siringa piena d’aria collegata ad un misuratore di pressione si raccolgono i dati e si mostra che la curva sperimentale è un’iperbole



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

Cosa si mostra:

si vede con una siringa di vetro piena d’acqua nella quale è stato messo un palloncino che si gonfia o si sgonfia a seconda della pressione esercitata



Il torchio idraulico

Legge di Pascal


Costruzione di un torchio idraulico

È molto facile, basta avere

• due o tre siringhe

• un tubicino

• dell’acqua

Si collegano le due siringhe

con il tubicino, si riempiono

d’acqua, facendo attenzione

che non restino delle bolle

d’aria

Cosa si mostra

• è molto più facile spingere il pistone della siringa piccola

• il pistone della siringa grande è molto ‘più duro’

• con una piccola pressione sulla siringa piccola si riesce a sollevare un

peso abbastanza grande poggiato sul pistone dell’altra siringa

• si può provare anche con due siringhe uguali e osservare la differenza

Come si spiega: è un’applicazione del principio di Pascal


Visto alla SCIENZA IN PIAZZA 2010 ITI ANGIOY



Ruspa idraulica

LA SCIENZA IN PIAZZA – LICEO FERMI 2012

I freni a disco


La legge di Stevino

La pressione dovuta al peso di un liquido è direttamente

proporzionale sia alla densità del liquido sia alla profondità

del liquido.


La pressione della forza peso nei liquidi

Legge di Stevino (1)

La pressione dovuta al peso di un fluido è direttamente proporzionale sia alla profondità che alla densità del liquido

Attività: Riempiendo d’acqua tre bottiglie di plastica e facendo dei fori ad altezze diverse si vede come il getto d’acqua vada più lontano a seconda dell’altezza del liquido sovrastante


Subacquei


La pressione della forza peso nei liquidi

Legge di Stevino (2)

La pressione dovuta al peso di un fluido è direttamente proporzionale sia alla densità del fluido che alla densità del liquido

Attività: Riempiendo tre bottiglie una d’acqua e l’altra si una soluzione sovrasatura di acqua e sale la terza d’olio e facendo dei fori alla stessa altezza si vede come il getto d’acqua va più lontano a seconda della densità liquido


I vasi comunicanti

Un liquido versato in un sistema di vasi comunicanti raggiunge in tutti i recipienti lo stesso livello

si può far vedere anche con un tubo trasparente piegato ad U




LA SCIENZA IN PIAZZA – SASSARI 2010

Con un misuratore di pressione

si può seguire ‘in diretta’ lo

svuotamento di un tubo.

Si ottiene un grafico pressione

tempo modellizzabile con

l’equazione

Vasi comunicanti

BeAy kx

La legge di Archimede

Un corpo immerso in un liquido subisce una forza diretta

verso l’alto di intensità uguale al peso del liquido spostato.



Un corpo immerso in un liquido riceve una spinta verso l’alto di intensità uguale al peso del liquido spostato



Perché le navi galleggiano?

marzo 2012

Visto alla LA SCIENZA IN PIAZZA

SASSARI 2010 - Istituto Nautico Porto Torres Isabella Soletta Liceo Fermi Alghero

La mongolfiera


vale anche per i gas.

marzo 2012


SASSARI 2010 – Liceo Canopo leno Sassari Isabella Soletta Liceo Fermi Alghero

Il galleggiamento

• Un corpo affonda o galleggia in un liquido quando la sua densità è rispettivamente maggiore o minore rispetto al liquido in cui è immerso

• Attività: due palline fatte con la stessa quantità di alluminio ma con densità diversa: una galleggia ed una affonda


Un corpo affonda quando

la sua densità è maggiore

di quella del liquido.

Un corpo emerge quando

la sua densità è minore

di quella del liquido.


Densità del ghiaccio

• Inserisci cubetto di ghiaccio in alcol


Sommergibili

densità maggiore

dell’acqua

densità minore

dell’acqua

marzo 2012


SASSARI 2010 – Liceo Canopo leno Sassari

Isabella Soletta Liceo Fermi Alghero

Densità e galleggiamento

• I liquidi tendono a stratificarsi a seconda della loro densità

• Rovesciando un bicchiere d’acqua su un bicchiere d’olio i due liquidi si scambiano


LA SCIENZA IN PIAZZA – SASSARI 2010 marzo 2012 Isabella Soletta Liceo Fermi Alghero

Densità, temperatura e galleggiamento



Cosa si mostra:

• Se il bicchiere di sotto

contiene acqua fredda i

liquidi non si mischiano

• Se il bicchiere di sotto

contiene calda i liquidi si

mischiano

Come si spiega:

L’acqua calda ha una

densità minore

dell’acqua fredda e

perciò tende a restare o

a portarsi in superficie


Leggi di Pascal, Stevino, Archimede in un sol colpo

L’imbuto in acqua

Cosa si osserva

con un imbuto fissato sul tappo di un contenitore

si vedono le bolle d’aria che si portano in

superficie

le bolle diventano più grandi

le bolle mantengono la stessa forma

Come si spiega

le bolle d’aria che si portano in superficie –

principio di Archimede

le bolle diventano più grandi – legge di Stevino

le bolle mantengono la stessa forma – legge di

Pascal



Visto al Museo della Scienza di Barcellona 2010


La pressione atmosferica

• Anche se non ci pensiamo quasi mai anche noi, come dei pesci nell’acqua, siamo immersi in un fluido, l’aria

• L’aria esercita una pressione su di noi anche se normalmente non riusiamo ad avvertirla

• La pressione atmosferica agisce su di noi per tutta la nostra vita. Non la avvertiamo perché è compensata da una pressione uguale che l’atmosfera esercita dall’interno del nostro organismo verso l’esterno.


L’aria riempie tutti gli spazi

si mette un imbuto in una bottiglia e si sigilla con nastro adesivo. Si riempie d’acqua l’imbuto; si osserva che l’acqua non entra nella bottiglia se non si permette all’aria di uscire




Gli emisferi di Magdeburgo


Usando una pompa da

vuoto non è difficile

ripetere l’esperimento

degli emisferi di

Magdeburgo



La pressione atmosferica

La pressione dell’aria agisce in tutte le direzioni

con la macchina da vuoto è facile vedere anche

• crepa vesciche

• Il guanto che si gonfia

Senza con la macchina da vuoto è facile vedere anche

• la bottiglia bucata che non si svuota

• Il bicchiere che si rovescia e non si svuota

• La ventosa

• La maschera da sub



Tappo sottovuoto

Ventosa per vetro

Maschera sub

Crepavesciche sotto vuoto

• L’esperimento di Alice


La spinta di Archimede nell’aria

• Anche l’aria è un fluido ed esercita una spinta di Archimede su tutti gli oggetti

• Si può vedere con la pompa da vuoto e la bilancia idrostatica

LA SCIENZA IN PRIMA PERSONA – LICEO FERMI 2010 marzo 2012 Isabella Soletta Liceo Fermi Alghero

L’aria pesa?

• Uno spruzzatore viene riempito d’aria; si può pesare prima e dopo

• Facendo entrare l’aria in un palloncino si può vedere…….



La pressione atmosferica e il meteo

• Come è fatto un barometro

• Misure di pressione atmosferica e relazione col tempo meteorologico

• Attività: si osserva la misura della pressione atmosferica con un barometro digitale


Il termometro di Galileo




È basato sulle leggi del

galleggiamento. La densità del

liquido nel quale sono immerse le

ampolline colorate cambia al

variare della temperatura

La capillarità



Attività sperimentali

1. Fluidi comprimibili e incomprimibili 2. Misure di pressione con sensori digitali 3. La legge di Boyle 4. La legge di Pascal con siringa e palloncino 5. Il torchio idraulico 6. La ruspa idraulica 7. Legge di Stevino con bottiglie 8. I vasi comunicanti 9. Come si svuota un recipiente: legge

esponenziale 10. Legge di Archimede 11. Legge di Archimede: galleggiamento 12. Legge di Archimede: la mongolfiera 13. Densità e galleggiamento: bicchieri acqua

e olio 14. Densità, temperatura, galleggiamento:

acqua calda e acqua fredda

15. Leggi di Pascal, Stevino e Archimede in un sol colpo

16. L’aria riempie tutti gli spazi 17. La ventosa, la maschera da sub 18. Il bicchiere che non si svuota 19. La bottiglia bucata che non si svuota 20. Gli emisferi di Magdeburgo 21. Il crepa vesciche 22. Il crepa vesciche sotto vuoto 23. Il tappo per il vuoto 24. La bilancia idrostatica 25. L’aria pesa? 26. Il termometro di Galileo 27. La capillarità


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