La barca in Fisica Valentina Di Sarno Napoli 15 aprile 2011.

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1 La barca in Fisica Valentina Di Sarno Napoli 15 aprile 2011

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3 La Forza di gravità F G

4 La Spinta di Archimede F A F G

5 La Spinta di Archimede F A

6 La Spinta di Archimede F A

7 La Spinta di Archimede = Peso Acqua F A F A

8 La Spinta di Archimede Un corpo galleggiante può assumere tre posizioni: Galleggiante Sospeso Affondato F A F p

9 La Spinta di Archimede F p

10 La Spinta di Archimede F p

11 La Spinta di Archimede F p F A

12 La Spinta di Archimede F p F A

13 La Spinta di Archimede F A F p

14 La Spinta di Archimede F A F p

15 Quando un corpo galleggia ???
Massa? Volume? Forma?

16 La densità La massa ed il volume di un materiale omogeneo sono direttamente proporzionali. La costante di proporzionalità è la DENSITA’

17 Alcune densità a 0°C, 1 atm Nome Densità (g/cm³) Alluminio 2.70
Argento 10.49 Cemento Ferro 7.96 Ghiaccio 0.92 Legno (densità media) 0.75 Legno di cedro Legno d'ebano 0.98 Legno d'olmo Legno di pino bianco Legno di quercia Nichel 8.8 Oro 19.3 Ottone Osso Piombo 11.3 Platino 21.37 Rame 8.96 Sughero Terra (valor medio*) 5.52 Tungsteno Vetro Zinco 6.9 Alcune densità a 0°C,  1 atm

18 Densità e galleggiamento
La linea del galleggiamento

19 La Spinta di Archimede = r F V x = r x V F F = F F F = V / r
r = 1 kg / L a r < 1 kg / L c

20 La Spinta di Archimede r c > a r c < a F A F A F p F p

21 La Spinta di Archimede r r r = 0,9 kg/L = 0,75 kg/L = 7,9 kg/L
ghiaccio legno ferro r r r = 0,9 kg/L = 0,75 kg/L = 7,9 kg/L c c c r = 1 kg / L a

22 La Spinta di Archimede r r r = 0,9 kg/L = 0,75 kg/L = 7,9 kg/L
ghiaccio legno ferro r r r = 0,9 kg/L = 0,75 kg/L = 7,9 kg/L c c c 1 / 10 1 / 4 9 / 10 3 / 4 r = 1 kg / L a

23 Eureka! Eureka! Vitruvio nel De architectura racconta una storia di artigiani che beffano i re e di scienziati che svelano l’inganno

24 L’Equilibrio delle barche
F A C B F p

25 L’Equilibrio delle barche
F A C B F p Equilibrio Stabile

26 L’Equilibrio delle barche
Baricentro più in basso del Centro di Carena. Barca più stabile a grandi angoli Baricentro più in alto del Centro di Carena. Barca meno stabile

27 L’Equilibrio delle barche
Il Metacentro il punto di intersezione fra la direzione della Spinta iniziale e quella della spinta istantanea. Barca larga Barca stretta C B C B Più la barca è larga e più è stabile a piccoli angoli ma meno stabile a grandi angoli di rotazione M M B C C B

28 Equilibrio Stabile :Quando il Metacentro "M" è al di sopra del baricentro G Instabile :Se il Metacentro "M" è al di sotto del baricentro G Indifferente :Se il Metacentro "M" ed il baricentro G coincidono. Le forze P ed S nel caso di - Equilibrio stabile formano una coppia di forze raddrizzante, Equilibrio instabile , una coppia sbandante. Quando il baricentro G è sotto il centro di spinta C, l'equilibrio del galleggiante è sempre stabile poiché qualunque sia lo sbandamento il metacentro risulta sempre al di sopra del baricentro .

29 La barca a vela 1 - randa 2 - fiocco 3 - spinnaker 4 - scafo
5 - deriva 6 - timone 7 - skeg 8 - albero 9 - crocette 10 - sartie 11 - scotta della randa 12 - boma 13 - albero 14 - tangone 15 - paterazzo 16 - strallo 17 - vang La barca a vela

30 L’epoca d’oro della vela
I Clipper, barche a vela di fine ‘800 erano velocissime. Furono costruite per attraversare velocemente l’oceano atlantico. Erano munite di grandi vele quadre e varie vele triangolari a prua.

31 Equazione di Bernoulli
Un fluido ideale, per ogni incremento della velocità si ha simultaneamente una diminuzione della pressione o un cambiamento nell' energia potenziale gravitazionale del fluido. La fisica in barca - Napoli nov. 2007 G.Paternoster

32 La forza aerodinamica Per il principio di azione e reazione la forza sulle vele è uguale e contraria. La forza che devia il vento è proporzionale alla massa d’aria spostata nell’unità di tempo e alla differenza di velocità tra l’aria prima di incidere sulle vele e l’aria che esce dalle vele. l’aria viene deviata rispetto al suo moto originario, quindi per il principio di azione e reazione sulla vela si esercita una forza che induce una deviazione in senso opposto.

33 Origine della forza aerodinamica
(o idrodinamica) Per viscosità il fluido segue la superficie dell’oggetto su cui scorre e quindi viene deviato rispetto alla direzione originale. L’attrito viscoso esercita quindi una forza sul fluido cambiandone velocità. 2 1 F = m (V – V ) / (t – t ) Tale forza, come abbiamo già detto, è proporzionale a questa differenza di velocità e alla massa di fluido spostata nell’unità di tempo : Per reazione sull’oggetto su cui scorre il fluido agisce una forza uguale in intensità ma opposta in direzione.

34 Il ruolo del timone

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37 Come si misura il vento??? La Scala di Beaufort
è una misura empirica dell'intensità del vento basata originariamente sullo stato del mare o le condizioni delle onde. Questo sistema di valutazione ha validità internazionale dal 1° Gennaio 1949

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41 Grazie a tutti e buona fortuna! GRAZIE E BUONA FORTUNA!