Pressione nei Fluidi - comprendere il concetto di pressione nei fluidi

2 cilindri( uno dei quali avente un dischetto all'estremità e legato con una cordicella), beker, acqua con permanganato di potassio, acqua.

vasi comunicanti, acqua con permanganato di potassio.

2 cilindri, tubo di gomma, acqua, acqua con permanganato di potassio.

Manometro, acqua, cilindro,tubo di gomma, alcool

Strumenti:

1)metro(3000±1)mm

Svolgimento:

Si prende il foglio di giornale e vi si sparge sopra la sabbia. Si prende il mattone e lo si appoggia sulla sabbia prima dal lato della superficie maggiore, poi su quella di media grandezza e poi su quella più piccola. Si misurano le dimensioni del mattone e si osservano le impronte lasciate sulla sabbia.

Si prende l'apparecchio di Pascal si preme lo stantuffo e si osserva la reazione.

Si prende il primo cilindro e lo si riempie con acqua di rubinetto, si immerge il secondo cilindro, tenendolo ben stretto per la cordicella che lo lega al dischetto al resto del cilindro, nel primo. Si lascia la cordicella e si osserva. Si riempie, con l'acqua contenente permanganato di potassio, il secondo cilindro, e si osserva.

Si prendono i vasi comunicanti e si aggiunge all'interno l'acqua col permanganato di potassio mediante il vaso con le dimensioni maggiori.

Si riempie il primo cilindro con l'acqua e il secondo con il permanganato di potassio. Si prende il tubo di gomma, lo si riempie d'acqua e lo si mette nei due cilindri. Si alzano e si abbassano i due beker.

Si prende il cilindro e lo si riempie con 100 ml d'acqua si versa un po' di acqua con colorante nel manometro e a un'estremità di questo si attacca il tubo di gomma. L'altra estremità del tubo la si immerge nel cilindro prima a 10ml di profondità e poi a 100ml. Si effettua la stessa operazione con l'alcool.

Raccolta Dati:

Dati:

a=25 cm

b=12 cm

c= 6 cm

Incognite:

P=?

ab¹=25 x 6=150 cm²

ab²=25 x 12=300 cm²

ab³=6 x 12=72 cm²

Pmattone=3,150 kg x 9,81 N/kg= 30,9N

P¹=P/A= 30,9N / 0.015 m²=2,1 kPa

P²=P/A=30,9N / 0,03 m²=1,0 kPa

P³=P/A=30,9N / 0,0072 m²=4,3 kPa

P= d x h x g= 0,998 kg/dm³ x 9,81 N/kg = 0,979 N/dm³ Pressione idrostatica esercitata ad una altezza di 100 ml

Osservazioni:

Si è osservato che il mattone messo in una posizione in cui la superficie a contatto era minore, ha lasciato un'impronta più marcata nella sabbia. Questo si può spiegare con la formula: P=F/A in cui F sta per la forza e A sta per la superficie sulla quale la forza agisce. Da ciò si deduce che a parità di forza ma con superficie minore , aumenta la pressione.

In questa esperienza è stato possibile osservare che pigiando lo stantuffo il livello dell'acqua si alza in modo uguale in tutti i punti anche se i tubi si trovano ad altezze diverse. Ciò si spiega con la legge di Pascal che afferma che:"la pressione, esercitata in una regione qualsiasi di un fluido, si trasmette in tutte le direzioni con la stessa intensità".

In questa esperienza si è osservato che secondo la legge di pascal il dischetto del secondo cilindro non può essere tolto .Una volta che si è aggiunto il permanganato di potassio il dischetto si è tolto solamente quando il livello del permanganato ha raggiunto quello dell'acqua circostante. E successo questo il tappetto si è tolto, questo per la legge di Stevin che afferma che su corpo immerso in un liquido agisce una pressione proporzionale alla profondità e alla quale si aggiunge la pressione atmosferica.

Il liquido nei tre tubi raggiunge la medesima quota infatti la pressione sul fondo non dipende dalla

sezione dei tubi stessi (paradosso idrostatico) :

p = ρ g h

dove :

p = pressione sul fondo

ρ= densità del liquido

g = accelerazione di gravità

Se i tre tubi venissero riempiti con liquidi diversi le tre altezze raggiunte risulterebbero

inversamente proporzionali alle rispettive densità. Nell'ultimo vaso detto capillare il livello è decisamente più alto. Questo fenomeno si verifica perché l'acqua possiede una particolare forza, detta forza di adesione, che la fa aderire alle pareti del recipiente con cui viene a contatto; la superficie di contatto è più grande rispetto alla quantità d'acqua, proprio nel capillare in cui l'acqua si "arrampica" raggiungendo il livello più alto.

Le legge che viene dimostrata con questa esperienza è sempre quella di Stevin e quindi il principio dei vasi comunicanti. Il sifone può avere molteplici applicazioni nella vita quotidiana : nei serbatoi idrici di una città ad esempio.

In questa esperienza si è osservato che più si immerge il tubo di gomma nell'acqua più il dislivello nel manometro aumentava, questo accade perché aumenta la pressione idrostatica. Utilizzando un altro liquido come ad esempio l'alcool si è notato che il dislivello era minore questo perché la densità era differente.

Conclusioni:

Le esperienze sono ben riuscite e l'obiettivo è stato raggiunto.