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IL PRINCIPIO DI PASCAL

Fascia d’età

13-15 anni

Osservazioni da cui trae spunto la proposta di lavoro e descrizione sintetica degli obiettivi didattici La letteratura segnala difficoltà in studenti della scuola secondaria e anche del primo anno di università a padroneggiare il concetto di pressione nei fluidi. Finalità del quanto è proporre agli insegnanti un approccio, basato su osservazioni ed esperienze in classe integrate dall’uso di un ipertesto multimediale ad esse strettamente correlato, per costruire il concetto di pressione di un liquido contro le pareti del recipiente e al suo interno. Far riflettere gli insegnanti sul fatto che i fenomeni connessi con l’equilibrio statico di un liquido sono caratterizzati dai seguenti comportamenti: - A qualunque sollecitazione venga sottoposto un liquido, si ha una trasmissione di forze normali alle pareti. - In assenza di campi gravitazionali (o prodotti da accelerazioni):

a) si ha una trasmissione isotropa delle forze; b) si ha una distribuzione uniforme delle forze sulle pareti.

Elenco delle attività 1 – Esperienze con bottiglie forate (1) 2 – Esperienze con bottiglie forate (2) 3 – Esperienze con bottiglie schiacciate 4 – Comprimibilità di acqua e di aria 5 – Esperienze con siringhe 6 – Una bolla d’aria in siringa piena d’acqua 7 – Siringhe collegate. Le attività indicate nell’elenco costituiscono la premessa sperimentale al lavoro di approfondimento da condurre con l’ipertesto.

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Stima del tempo necessario per lo svolgimento delle attività con gli allievi

6 ore

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SCHEDA ATTIVITA’ 1

ESPERIENZE CON BOTTIGLIE FORATE (1)

Caratteristiche generali luogo: in classe materiali usati: cinque bottiglie di plastica da mezzo litro o da un litro e mezzo, private di ogni etichetta. Una vaschetta di plastica lunga circa 1 metro. Indicazioni sui materiali: bottiglie di acqua minerale o di altre bevande. E’ preferibile che siano cilindriche con incavi anulari. La vaschetta di plastica lunga circa 1 metro può essere un sottovaso lungo e stretto, reperibile presso un negozio di fiori o presso un vivaio.

Attività di preparazione e relative modalità Vanno preparate cinque bottiglie di plastica nelle cui pareti siano stati praticati dei piccoli fori (del diametro di circa 2 mm: si può usare un ago da lana) disposti in posizioni e in numero diversi nelle singole bottiglie: una di esse con un solo foro, un’altra con due fori disposti a diverse altezze dal fondo, una terza con una serie di quattro o cinque disposti alla stessa altezza (Figure a, b, c). Nella quarta va praticato un foro in una zona della superficie rivolta verso l’alto (figura d). Le quattro bottiglie vanno utilizzate aperte. Nella quinta bottiglia, già forata vicino alla base, vanno praticati alcuni fori nella zona bombata vicino all’imboccatura; poi verrà usata col tappo e capovolta (Figura e).

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Suggerimenti per la presentazione e per la gestione dell’attività Riempire di acqua quattro delle bottiglie preparate (dopo aver chiuso provvisoriamente i forellini con stuzzicadenti), lasciarle aperte e appoggiarle su un tavolo all’interno del vassoio in modo che gli zampilli vengano intercettati. Chiudere la bottiglia rimanente. E’ bene proporre all’osservazione degli studenti una bottiglia alla volta e poi le bottiglie tutte insieme. Il complesso degli zampilli d’acqua che è possibile osservare dovrebbe consentire di giungere alla condivisione, da parte dei ragazzi, del fatto che gli zampilli escono ciascuno dal proprio foro in direzione perpendicolare alla parete del recipiente nel luogo ove il foro è praticato. Si può notare, infatti, che gli zampilli sono diretti orizzontalmente e in senso radiale quando escono da fori praticati in tratti verticali delle bottiglie, ma anche che da fori praticati in zone non verticali (per esempio a ridosso di scanalature della parete (Figura d) o nella zona bombata della bottiglia capovolta (Figura e), lo zampillo è inizialmente perpendicolare alla parete.

Suggerimenti per la discussione con gli studenti E’ importante che i ragazzi si rendano conto chiaramente del fatto che l’efflusso d’acqua da una bottiglia aperta in cui siano presenti, per esempio, due fori a diversa altezza, avviene con zampilli visibilmente diversi: tanto più teso è lo zampillo inferiore quanto più in basso è praticato il foro rispetto a quello superiore.

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SCHEDA ATTIVITA’ 2

ESPERIENZE CON BOTTIGLIE FORATE (2)

Caratteristiche generali luogo: in classe materiali usati: bottiglie di plastica da mezzo litro o da un litro e mezzo, private di ogni etichetta Indicazioni sui materiali: bottiglie di acqua minerale o di altre bevande. E’ preferibile che siano cilindriche con incavi anulari.

Attività di preparazione e relative modalità Le bottiglie, preparate per l’attività precedente, vanno usate dopo averle chiuse con i loro tappi. Si può usare anche la bottiglia e), ma raddrizzata. Le conseguenze della chiusura delle bottiglie sono notevolmente diverse a seconda del numero di fori e del livello cui è scesa l’acqua al momento della chiusura.

Suggerimenti per la presentazione e per la gestione dell’attività Si può partire dalla bottiglia con un solo foro: lo zampillo si estingue quasi subito dopo la chiusura; la stessa cosa succede se i fori sono più di uno ma tutti allo stesso livello. Con più fori a livelli diversi, si instaura un regime singolare, che può suscitare sorpresa e curiosità. Per esempio, nel caso della bottiglia con due fori disposti l’uno sopra l’altro (entrambi sotto il livello dell’acqua),si può osservare che mentre prima della chiusura ognuno dei due fori genera il suo zampillo (quello più in basso con uno zampillo più teso), al momento della chiusura, lo zampillo che esce dal foro superiore si estingue, sostituito dalla formazione di bolle per ingresso intermittente di aria nella bottiglia, mentre lo zampillo inferiore continua a sussistere ma con un regime variabile (si potrebbe dire “a singhiozzo”), con massimi di portata in corrispondenza all’ingresso della bolla d’aria dal foro superiore.

Questo comportamento prosegue fino a quando il livello dell’acqua è sceso sotto il foro superiore. A questo punto si instaura di nuovo un regime continuo di efflusso dell’acqua dal foro inferiore: tutto accade come se la bottiglia non fosse chiusa dal tappo.

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Suggerimenti per la discussione con gli studenti La discussione può essere articolata in due fasi:

a) analisi del comportamento dell’acqua nella bottiglia con un solo foro; b) analisi del comportamento dell’acqua nelle altre bottiglie.

Nel caso a) lo zampillo va attenuandosi perché, con la fuoriuscita dell’acqua e l’abbassamento del suo livello, si crea nell’aria sovrastante una pressione inferiore a quella atmosferica: lo zampillo si arresta quando la differenza tra la pressione atmosferica (attiva in corrispondenza del foro), e la pressione dell’aria intrappolata è pari alla pressione idrostatica dell’acqua (dovuta al dislivello tra la superficie libera del liquido e il foro).

Questa spiegazione non può essere proposta agli studenti a questo punto, ma andrà rinviata (eventualmente riproducendo l’esperienza) a quando si sarà studiata la legge di Stevino. Per ora può essere avviata una prima discussione volta a esplicitare le idee che gli studenti hanno sulle condizioni dell’aria intrappolata. Nei casi b) il comportamento osservato è controllato dal peso, dalla costanza di volume del liquido e dalla sua fluidità e anche dalla tensione superficiale(che condiziona l’ingresso dell’aria nei fori superiori e la formazione di bolle. E’ però sufficiente a questo punto che emerga nella discussione il riferimento all’azione del peso.

Suggerimenti per eventuali azioni da proporre E’ interessante ripetere l’esperienza con la bottiglia a due fori sovrapposti dopo aver aumentato il diametro del foro inferiore. Si potrà osservare che aumenta la frequenza delle bolle che entrano dal foro superiore, mentre l’andamento del getto diventa più regolare.

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SCHEDA ATTIVITA’ 3

ESPERIENZA CON BOTTIGLIE SCHIACCIATE

Caratteristiche generali luogo: in classe materiali usati: bottiglie di plastica da mezzo litro o da un litro e mezzo, private di ogni etichetta Indicazioni sui materiali: bottiglie di acqua minerale o di altre bevande. E’ preferibile che siano cilindriche con incavi anulari.

Attività di preparazione e relative modalità Le bottiglie, usate anche nelle attività precedenti, si prestano ad essere schiacciate con le mani per la flessibilità delle loro pareti. Si chiude col tappo una bottiglia contenente acqua appoggiandola o tenendola sospesa senza schiacciarne le pareti: lo zampillo (o gli zampilli) cesserà ben presto (o si attiverà il regime a zampilli intermittenti osservati nell’attività 2, se la bottiglia scelta ha due fori disposti l’uno sopra l’altro).

Suggerimenti per la presentazione e per la gestione dell’attività Si schiacciano le pareti della bottiglia con le mani: a meno che qualche foro non sia sopra il livello dell’acqua, si ha una immediata riattivazione dei getti di efflusso, per qualunque configurazione dei fori; inoltre un’intermittenza che si fosse attivata in bottiglie con due fori sovrapposti e chiusa, si interrompe di colpo e ogni foro sprizza uno zampillo.

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Suggerimenti per la discussione con gli studenti Una serie di prove ripetute da ragazzi e insegnante in diverse situazioni (con bottiglie verticali e con varie inclinazioni; con fori praticati ad hoc in punti particolari delle superfici, esercitando schiacciamenti più o meno energici) dovrebbe consentire ai ragazzi di evidenziare non solo il fatto che mediante lo schiacciamento è facile provocare zampilli più tesi di quelli che sgorgano spontaneamente dalle bottiglie aperte, ma anche che risulta praticamente impercettibile la differenza di velocità con cui gli zampilli sgorgano dai vari fori, differenze che invece caratterizzano l’efflusso spontaneo da bottiglie aperte.

Inoltre, a parità di schiacciamento, la velocità degli zampilli non cambia se si cambia assetto alla bottiglia (per esempio disponendola orizzontalmente).

Modalità di analisi dei risultati raggiunti E’ utile avviare una discussione su questi comportamenti degli zampilli mirata a riconoscere che si possono associare gli zampilli a quello che si potrebbe convenire di chiamare “lo stato di compressione” dell’acqua nel punto della bottiglia in cui si apre il foro da cui esce lo zampillo (lo zampillo stesso viene così utilizzato come “spia” dello stato di compressione). A questo proposito possono essere individuati due modi secondo i quali nell’acqua si può generare uno “stato di compressione”: - un modo “naturale” o “spontaneo”, attivo in bottiglie aperte e nel quale lo stato di compressione dell’acqua, rivelato da uno zampillo, è notevolmente influenzato dalla distanza a cui si trova il foro sotto la superficie dell’acqua; - l’altro, provocato dallo schiacciamento, e che si può in qualche misura considerare “artificiale” perché dovuto a un intervento intenzionale sulle pareti, per il quale lo stato di compressione sembra essere lo stesso per tutti i fori da cui escono gli zampilli, indipendentemente dalla posizione della bottiglia e da quella di ogni foro. Questo secondo modo, inoltre, non può essere realizzato che chiudendo la bottiglia col tappo. (Gli zampilli non cambiano praticamente regime se si schiaccia una bottiglia aperta).

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SCHEDA ATTIVITA’ 4

COMPRIMIBILITÀ DI ACQUA E DI ARIA.

Caratteristiche generali luogo: in classe materiali usati: una bottiglia di plastica con un foro e una senza fori. Indicazioni sui materiali: bottiglie di acqua minerale o di altre bevande. E’ preferibile che siano cilindriche con incavi anulari.

Attività di preparazione e relative modalità Si suggerisce di usare prima la bottiglia senza fori e successivamente quella con un foro.

Suggerimenti per la presentazione e per la gestione dell’attività Si riempia completamente d’acqua la bottiglia senza fori e la si sottoponga al processo di compressione con le mani. Si potrà senz’altro notare come la bottiglia possa essere schiacciata molto poco anche in seguito ad una azione energica (figura a). Comprimendo la stessa bottiglia chiusa e piena d’aria si può osservare some sia diverso il comportamento dell’aria.

Suggerimenti per la discussione con gli studenti

Una discussione sul modo di mettere in uno stato di compressione il liquido mediante lo schiacciamento della bottiglia con le mani può consentire di riconoscere la proprietà dell’acqua di non poter cambiare il proprio volume e precisamente, nel caso della prova eseguita, di non poterlo diminuire. Tale comportamento è di solito ricondotto alla “incomprimibilità” dell’acqua; è bene sviluppare una discussione sul significato di tale termine per sottolineare che questa espressione indica l’impossibilità dell’acqua di diminuire di volume e non il fatto che non sia possibile creare uno stato di compressione. L’invarianza del volume dell’acqua può essere riconosciuta anche per l’efflusso “spontaneo”. Le bolle d’aria che entrano dal foro superiore nell’esperienza suggerita dalla Scheda Attività 2 con bottiglia a due fori di diverso livello, chiusa con il tappo, vanno interpretate proprio in base ad un bilancio di volumi: tanta acqua esce dal foro inferiore, altrettanta aria (in volume) entra sotto forma di bolle da quello superiore.

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Suggerimenti per eventuali azioni da proporre Questa breve indagine sulla differente comprimibilità di aria e di acqua può continuare sperimentando anche bottiglie parzialmente riempite di acqua: gli schiacciamenti che si possono realizzare in questi casi vanno interpretati come conseguenza della possibilità di ridurre il volume della sola aria contenuta nella bottiglia. Si può infine far notare che se si praticano dei fori sotto il livello dell’acqua di una bottiglia contenente poco liquido, la si tappa e la si schiaccia con le mani, agendo solo sulla zona in cui c’è aria, si ottengono zampilli con velocità praticamente uguali a quelle dei getti ottenuti comprimendo bottiglie in cui l’aria sia pochissima (Figura).

Modalità di analisi dei risultati raggiunti Il comportamento del sistema appena osservato suggerisce la presenza di una “catena” di azioni: “schiacciando le pareti con le mani… si comprime l’aria… che comprime l’acqua… che fa schizzare lo zampillo”. Quindi, lo “stato di compressione” si trasmette dall’aria all’acqua.

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SCHEDA ATTIVITA’ 5

ESPERIENZE CON SIRINGHE

Caratteristiche generali luogo: in classe materiali usati: due o tre siringhe di plastica da 5 o da 10 cm3. Indicazioni sui materiali: le siringhe di plastica sono reperibili in farmacia o in negozi di articoli sanitari. Vanno assolutamente gli aghi prima di usare le siringhe.

Attività di preparazione e relative modalità L’indagine sul comportamento dell’acqua osservato con le attività illustrate nelle Schede precedenti viene ora estesa usando delle siringhe. In una delle siringhe vanno praticati piccoli fori in prossimità del beccuccio di uscita: fori da 0,5 mm di diametro di possono fare con un ago

Suggerimenti per la presentazione e per la gestione dell’attività L’analisi del parallelismo tra bottiglie di plastica e siringhe per quanto riguarda il comportamento dell’acqua quando è portata in “stato di compressione” si sviluppa mediante alcune esperienze condotte con la siringa nella quale sono stati praticati alcuni piccoli fori in prossimità del beccuccio di uscita. Anche in questo caso la compressione del pistone produce la fuoriuscita di acqua in zampilli che hanno direzione iniziale perpendicolare alla superficie in cui è praticato ogni foro e velocità chiaramente dipendenti da quanto intensamente si preme il pistone (Figura a). Si sperimenta poi anche l’efflusso dalla siringa in posizione verticale e senza pistone (Figura b).

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Suggerimenti per la discussione con gli studenti Le analogie tra siringhe e bottiglie sono messe in evidenza soprattutto per quanto riguarda lo stato di compressione dell’acqua che si ottiene schiacciando una bottiglia con le mani dopo averla tappata: la deformazione delle pareti della bottiglia è sostituita, in una siringa, dallo spostamento del pistone. Da alcune prove preliminari con siringhe alle quali non siano stati praticati forellini emerge facilmente l’utilità di trovare un modo per assicurare la “tenuta” del sistema di chiusura della siringa. Tenere tappata la siringa con un dito o con qualcosa di morbido come, per esempio, una gomma per cancellare consente di effettuare prove grossolane perché è difficile impedire “fughe” di acqua o aria quando si preme il pistone o l’ingresso di bolle d’aria quando lo si tira. La soluzione per una chiusura sicura è offerta dalla possibilità di sigillare il foro di uscita della siringa facendo fondere la plastica alla fiamma di un fiammifero. Si può controllare la bontà del risultato comprimendo aria mentre si tiene immersa la siringa in acqua: se non escono bolle, la tenuta è assicurata. In questo modo si può anche controllare fino a che punto di compressione “tiene” il pistone: premendo molto, si può riuscire a comprimere aria fino a fare uscire bolle dalla parte del pistone. Per raccogliere quantità di acqua desiderate nelle siringhe sigillate si può utilizzare un metodo consentito dalla relativa flessibilità della plastica di cui le siringhe sono costituite: si riempie completamente di acqua una siringa tenendola in posizione verticale, e prima di introdurre il pistone si infila un sottile filo di rame (da avvolgimento elettrico) nel cilindro (Figura a). Quando poi si introduce il pistone e lo si spinge avanti, questo filo resta intrappolato tra la guarnizione del pistone e la parete del cilindro offrendo, con il suo spessore, una via di deflusso al liquido (Figura b). Raggiunta la posizione del pistone a cui corrisponde la quantità di acqua desiderata, si sfila il filo tenendo fermo il pistone (Figura c): ciò ripristina la tenuta dello stantuffo e si può incominciare l’esperienza di spingere o tirare. In modo analogo si opera con l’aria.

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Suggerimenti per eventuali azioni da proporre L’uso di una siringa consente di indagare più agevolmente sulla comprimibilità dell’aria e sulla incomprimibilità dell’acqua: il pistone di una siringa, infatti, può essere tirato oltre che premuto e quindi può sollecitare anche un aumento del volume del fluido contenuto. Bastano alcune prove per ritrovare la incomprimibilità dell’acqua. Per l’aria, invece, è facile notare che si può ridurre il suo volume, ma anche che lo si può aumentare; si può osservare inoltre che l’aria ha la tendenza a tornare al suo volume di partenza (pistone “a riposo”) non appena si cessa di tirare o di premere. Questo comportamento dell’aria può essere paragonato a quello di una molla e la condizione del gas corrispondente alla posizione “a riposo” del pistone può essere indicata come condizione “di equilibrio”. Tale condizione, in effetti, è di equilibrio con l’atmosfera.

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SCHEDA ATTIVITA’ 6

BOLLA D’ARIA IN SIRINGA PIENA D’ACQUA

Caratteristiche generali luogo: in classe materiali usati: siringhe di plastica sigillate (fondendo il beccuccio); fialette aperte e di dimensioni tali che possano entrare nelle siringhe. Indicazioni sui materiali: si possono usare fialette per acqua distillata o altro farmaco rimuovibile con lavaggio in acqua della fialetta.

Attività di preparazione e relative modalità Vanno preparate alcune siringhe di plastica riscaldando adeguatamente il beccuccio in modo da sigillarle. Le fialette vanno vuotate del loro contenuto e vanno riempite parzialmente di acqua, in modo che in ciascuna di esse rimanga intrappolata una bolla d’aria (Figura).

Le fialette così preparate consentono di ricavare informazioni dirette su ciò che succede dentro l’acqua di ogni siringa quando la si preme mediante il pistone.

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Suggerimenti per la presentazione e per la gestione dell’attività Ogni fialetta preparata con la bolla d’aria al suo interno va messa dentro una siringa già piena d’acqua, con l’apertura rivolta verso il beccuccio (Figura). Si introduce il pistone per un certo tratto nella siringa così preparata usando il metodo indicato nella Scheda Attività 5. Premendo sul pistone (vedi la Figura) si nota una contrazione della bolla d’aria intrappolata nella fialetta, tanto maggiore quanto più intensamente si preme.

Le prove possono essere realizzate dagli studenti (eventualmente divisi in gruppi) che dovrebbero disporre di una siringa, di una fialetta aperta e vuota, di un vassoio e di acqua.

Suggerimenti per la discussione con gli studenti E’ bene rivolgere agli studenti domande del tipo: «Perché, quando premo, l’acqua entra nella fiala?» in modo che si sviluppi una discussione su quanto osservano, sulle loro descrizioni e sulle spiegazioni che esprimono. E’ importante che gli studenti si rendano conto del fatto che la contrazione della bolla d’aria è dovuta a forze che agiscono sulla superficie di separazione acqua - bolla («l’acqua, compressa dal pistone, preme sull’aria della bolla»). E’ anche significativo che venga messo in evidenza il fatto che la forza agente sulla superficie della bolla d’aria è di verso opposto a quella applicata al pistone. Si potrebbe quindi puntualizzare la situazione nel modo seguente: a) L’acqua può entrare nella fiala perché l’aria, compressa dall’acqua, diminuisce il proprio

volume; b) Il verso della forza si inverte. Si può riconoscere con i ragazzi che questo “comportamento” dell’acqua è in accordo con i risultati delle osservazioni sviluppate in tutte le attività precedenti sulla direzione degli zampilli che rivela come l’acqua agisca con una forza di direzione perpendicolare alle pareti (o alla superficie delimitata dalla bolla d’aria) e verso orientato dall’acqua all’esterno (per l’acqua che delimita la bolla, l’ “esterno” è il volumetto occupato dall’aria).

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Modalità di analisi dei risultati raggiunti E’ importante avviare una discussione che consenta di giungere alla condivisione, da parte della classe, di una formulazione del comportamento dell’acqua del tipo: “qualunque sia la direzione e il verso della forza che mette in compressione l’acqua, questa esercita sulle pareti o sulle superfici che ne limitano il volume delle forze perpendicolari ai vari tratti delle superfici”. E’ bene inoltre che la discussione porti a riconoscere che ciò è dovuto al fatto che l’acqua è un fluido e, come tale, è in grado di adattare la propria forma a qualunque particolare conformazione del recipiente in cui è contenuta e compressa. Può essere utile confrontare questo risultato con il comportamento che si osserva per oggetti solidi quando sono premuti contro “qualche cosa che resiste”. Su questi sistemi “che resistono” (e che hanno il ruolo delle pareti dei recipienti dei liquidi) i corpi solidi (come conseguenza della loro rigidità, cioè della capacità di mantenere una loro forma) esercitano forze la cui direzione e il cui verso dipendono caso per caso dalle forze con cui essi sono a loro volta spinti.

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SCHEDA ATTIVITA’ 7

SIRINGHE COLLEGATE

Caratteristiche generali luogo: in classe materiali usati: siringhe di plastica di dimensione diversa, da 5 cm3 e da 10 cm3 ,in numero uguale. Tubicini flessibili che possano calzare sui beccucci delle siringhe (vanno bene i tubetti da fleboclisi). Qualche piccolo palloncino di gomma. Indicazioni sui materiali: i negozi di articoli sanitari (o le farmacie) che forniscono le siringhe, forniscono anche i tubicini. Palloncini di gomma si trovano presso negozi di giocattoli.

Attività di preparazione e relative modalità Si colleghino due siringhe ai capi di un tratto di tubicino lungo 40-50 cm. Vanno preparati sia tubicini con due siringhe uguali, sia tubicini con due siringhe di diametro diverso.

Suggerimenti per la presentazione e per la gestione dell’attività La fase di esperienze con le siringhe può concludersi con l’osservazione di un sistema costituito da due siringhe collegate con un tubicino flessibile. Dopo aver riempito di acqua siringhe e tubicino, prima di tutto si verifica con i ragazzi che se uno dei pistoni viene spinto avanti nella sua siringa, quello dell’altra fuoriesce per un certo tratto. L’esperienza va condotta sia con due siringhe uguali, sia con due siringhe aventi diametri diversi (Figura). Essa conferma ancora una volta la invarianza del volume dell’acqua.

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Suggerimenti per la discussione con gli studenti Si possono misurare gli spostamenti dei due pistoni in siringhe dello stesso diametro: entro i limiti della precisione delle misure essi possono essere riconosciuti uguali. Si può concludere che «tanta acqua viene espulsa da una siringa, tanta entra (si trasferisce) nell’altra»: il volume dell’acqua non è cambiato. Più laboriosa può risultare la discussione per riconoscere che questo risultato si ottiene anche in base alle misure condotte con siringhe di diametri diversi. Molte difficoltà derivano dalla scarsa confidenza degli studenti con la valutazione del volume di acqua trasferito a partire dagli spostamenti dei due pistoni e dai diametri delle siringhe (in sostanza, molti ragazzi possono avere difficoltà nel riconoscere che l’aspetto formale del problema risiede nel calcolare i volumi di due cilindri di sezioni diverse e di diverse altezze e verificare che sono uguali).

Modalità di analisi dei risultati raggiunti Una valutazione delle forze messe in gioco sui pistoni e della loro relazione non è facilmente affrontabile: le siringhe di plastica hanno degli attriti non trascurabili tra cilindro e pistone e le misure che si possono condurre in classe fornirebbero risultati difficilmente interpretabili. A proposito delle forze esercitate dal liquido all’interno del sistema, l’insegnante può far notare che premendo su un pistone non solo si trasmette una forza sull’altro, ma che si esercitano forze anche su tutte le superfici interne del sistema, comprese le pareti del tubetto di collegamento. Questo fatto può essere messo in evidenza sostituendo il tubetto con un altro costituito da due tratti tra i quali è inserito uno spezzone di tubo sottile ed estensibile ricavato da un palloncino di gomma (Figura a).

Premendo sul pistone di una delle siringhe e ostacolando la fuoriuscita del pistone dell’altra

siringa, si nota che il tratto elastico si gonfia vistosamente (Figura b): ciò indica chiaramente in che modo si esercitino forze anche sulle pareti del tubetto di collegamento, cioè in direzioni radiali e non solo secondo la direzione longitudinale. Il risultato conferma l’interpretazione circa la perpendicolarità delle forze rispetto alle pareti già deducibile dall’analisi delle modalità di emissione di zampilli dalle bottiglie e dalle siringhe.