LA CLASSE IV D A. S. 2006/07

DEL LICEO SCIENTIFICO RUGGERO BONGHI Lucera (FG)

CON LA SUPERVISIONE DELLA PROF.SSA MARIA GIUSEPPINA PADALINO

CON LA COLLABORAZIONE DI DOMENICO COLELLI

PRESENTA

I FLUIDI

ESPERIENZA DEL PALLONCINO: Giuseppe Bortone – Giovanni Iannantuono ESPERIENZA SUL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE: Alessia D’Alessandro – Conny Perna - Claudia Porzio – Donatella Franchino ESPERIENZA DEGLI EMISFERI DI MAGDEBURGO: Giuseppe Cannizzo – Francesca Rossi ESPERIENZA DEL DIAVOLETTO DI CARTESIO : Michela Marino – Catia Di Carlo ESPERIENZA DEI VASI COMUNICANTI : Pasquale Cioccarelli – Luigi Serra ESPERIENZA BOTTIGLIA FORATA : Anna de Marco – Laura Leonardi ESPERIENZA DEL BAROSCOPIO : Benito Asturio – Sabino Stingone ESPERIENZA SULL’ UOVO E LA SPINTA DI ARCHIMEDE : Alessia De Marco - Anna Grazia Apicella ESPERIENZA SULLA DENSITA’ DELLA COCA- COLA : Paola Apollo – Marta Marucci ESPERIENZA DI TORRICELLI : Francesca Carnevale – Sabrina Vitarelli – Chiara Tozzi ESPERIENZA SULLA PRESSIONE E L’EBOLLIZIONE: Raffaele Petti – Liberato Bozzelli

ESPERIENZA N°1: “IL PALLONCINO SOTTO LA CAMPANA DI VETRO” Obiettivo: Valutare gli effetti della pressione atmosferica su un corpo e confrontare la pressione esterna con quella interna. Materiali: - palloncini - una pompa a vuoto spinto - una campana di vetro Descrizione: Inseriamo il palloncino semi-gonfio nella campana di vetro e azioniamo la pompa a vuoto spinto. Osserviamo che aspirando l’aria all’interno della campana il palloncino si gonfia sempre di più. Successivamente apriamo la valvola della campana, immettendo aria e notiamo che il palloncino ritorna allo stato iniziale (si sgonfia). Conclusioni: Variando la pressione all’interno della campana, varia il volume del palloncino. Nel 1° caso essendo la pressione esterna via via minore di quella interna, il palloncino si gonfia sempre di più (fino addirittura a scoppiare). Nel 2° caso si verifica il processo inverso, ovvero la pressione esterna aumenta fino a riequilibrare quella interna e il palloncino ritorna nelle condizioni iniziali.

Giuseppe Bortone Giovanni Iannantuono

ESPERIENZA N°2: “EMISFERI DI MAGDEBURGO” Obiettivo: Dimostrare l’esistenza della pressione atmosferica. Materiali: - due emisferi complementari di metallo - una pompa a vuoto spinto Descrizione: Con la macchina pneumatica aspiriamo l’aria all’interno del recipiente formato dai due emisferi metallici posti a contatto a perfetta tenuta. Conclusioni: Inizialmente la pressione atmosferica è uguale a quella all’interno del recipiente formato dai due emisferi e pertanto essi sono facilmente separabili. Producendo il vuoto tramite la pompa a vuoto spinto, si rompe l’equilibrio tra la pressione interna e quella esterna e i due emisferi risultano compressi l’uno con l’altro. Nota storica: Questo esperimento fu realizzato per la prima volta nel 1654, alla presenza dell’imperatore Ferdinando III, da Otto von Guericke, borgomastro di Magdeburgo. Egli fece il vuoto tra i due emisferi, con una macchina pneumatica da lui stesso costruita. Dopo aver estratto l’aria, sedici cavalli, otto da ciascuna parte, non riuscirono separare gli emisferi.

Giuseppe Cannizzo Francesca Rossi

ESPERIENZA N°3: “ESPERIMENTO DI TORRICELLI” Obiettivo: Misurare la pressione atmosferica. Materiali: - tubo di vetro graduato, lungo circa 1 m e chiuso ad un’estremità - vaschetta - mercurio Descrizione: Riempiamo di mercurio il tubo e lo capovolgiamo, tappando la sua estremità aperta in modo che il liquido non fuoriesca, nella vaschetta contenente anch’essa mercurio. Quando togliamo il dito, il mercurio contenuto nel tubo inizia a scendere, sotto l’azione del proprio peso, e un po’ di mercurio va a finire nella vaschetta. Il tubo però non si svuota completamente, a causa della pressione che l’atmosfera esercita sulla superficie libera del mercurio contenuto nella vaschetta e non sulla superficie del mercurio nel tubo (dove lo spazio sopra il mercurio è vuoto). Nel tubo rimane quindi esattamente la colonna di mercurio che viene sorretta dalla pressione dell’atmosfera. Misuriamo infine l’altezza della colonna di mercurio h =72cm.

Francesca Carnevale Chiara Tozzi Sabrina Vitarelli Conclusioni: La pressione atmosferica è dunque uguale alla pressione dovuta al peso della colonna di mercurio, ossia: patm=ρHggh. Si definisce pressione atmosferica normale la pressione che alla temperatura di 0°C, a 45° di latitudine e a livello del mare, sorregge una colonna di mercurio alta esattamente 76 cm (1atm=76cmHg=760mmHg). Noi abbiamo misurato una pressione atmosferica di 725mmHg, in accordo con il fatto che con l’aumentare dell’altitudine rispetto al livello del mare la pressione atmosferica diminuisce. Nota Storica: Questo celebre esperimento fu realizzato per la prima volta nel 1643 da Evangelista Torricelli, discepolo di Galileo. Francesca Carnevale Chiara Tozzi Sabrina Vitarelli

ESPERIENZA N°4: “VERIFICA SPERIMENTALE DEL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE” Obiettivo: Determinare la spinta di Archimede. Materiali: - piano inclinato dotato di una cariola alla cui estremità sono sospesi due recipienti dello stesso volume, uno pieno e uno vuoto - pesetti per equilibrare la bilancia Descrizione: Il cilindro inferiore è pieno, mentre quello superiore è cavo. Inoltre il volume interno del recipiente vuoto è uguale al volume esterno del recipiente pieno. Realizzato l’equilibrio, con gli opportuni pesetti posti all’altra estremità del piano, si immerge completamente in un liquido, nel nostro caso l’acqua, il cilindro inferiore. Osserviamo che, a causa della spinta di Archimede, viene alterato l’equilibrio. Se versiamo lo stesso liquido nel recipiente vuoto, il sistema tende a ritornare nella condizione originaria di equilibrio, che si raggiunge quando il recipiente è completamente pieno. Conclusioni: L’esperimento dimostra che il corpo immerso in un liquido riceve una spinta dal basso verso l’alto d’intensità pari al peso del liquido versato nel recipiente vuoto, cioè pari al peso del liquido spostato dal recipiente pieno.

Alessia D’Alessandro Donatella Franchino Claudia Porzio Conny Perna

ESPERIENZA N°5: “L’UOVO E LA SPINTA DI ARCHIMEDE” Obiettivo: Verificare che un corpo immerso in un fluido riceve una spinta dal basso verso l’alto (Spinta di Archimede) e che l’intensità di tale forza aumenta con l’aumentare della densità del fluido. Materiali: - un uovo - del sale fino da cucina - un recipiente trasparente (non troppo grande per limitare la quantità di sale necessaria) - acqua (preferibilmente tiepida per aumentare la solubilità del sale) Descrizione: Riempiamo il recipiente d’acqua e immergiamo l’uovo. Notiamo che l’uovo affonda. Versiamo abbondante sale da cucina e vediamo che l’uovo comincia a salire verso la superficie. Infine aggiungiamo altra acqua nel recipiente in modo da diminuire la concentrazione salina, vediamo che l’uovo affonda di nuovo. Conclusioni: La spiegazione risiede nel fatto che la Spinta di Archimede è pari al peso del volume d’acqua spostata per cui, a parità di volume (l’uovo è sempre lo stesso), aumenta con l’aumentare della densità dell’acqua. Quindi inizialmente l’uovo affonda perché la densità dell’uovo e di conseguenza il suo peso sono rispettivamente maggiori della densità dell’acqua e della spinta di Archimede.

AnnaGrazia Apicella Alessia De Marco Aggiungendo il sale, la densità dell’acqua aumenta e di conseguenza la spinta di Archimede diviene via via maggiore fino a quando è capace di mantenere l’uovo a galla. Quando diluiamo la soluzione salina con dell’acqua, la spinta diminuisce e avviene il processo inverso. AnnaGrazia Apicella Alessia De Marco

ESPERIENZA N°6: “BAROSCOPIO” Obiettivo: Verificare l’esistenza della spinta di Archimede per corpi immersi in fluidi di bassa densità, come l’aria. Materiali: - un baroscopio - una campana di vetro - una pompa a vuoto spinto Descrizione: Il baroscopio è uno strumento formato da una bilancia in cui un corpo sferico di grande volume viene equilibrato da un contrappeso massiccio, fissato all’altro estremo del giogo.

Benito Asturio Sabino Stingone Ponendo la bilancia sotto la campana di vetro di una pompa a vuoto spinto e aspirando l’aria dalla campana osserviamo che il giogo si inclina, abbassandosi dalla parte della sfera di grande volume. Conclusioni: La bilancia in equilibrio in aria (grazie alla spinta di Archimede), non lo è più nel vuoto (in quanto la spinta di Archimede è nulla) e si abbassa dalla parte della sfera di grande volume. Il peso reale della sfera grande è dunque maggiore di quello del contrappeso. Quando la bilancia funziona in aria, i corpi messi sui piattelli sono soggetti a spinte verso l’alto disuguali, se i loro volumi sono disuguali. Benito Asturio Sabino Stingone

ESPERIENZA N°7: “DIAVOLETTO DI CARTESIO” Obiettivo: Cambiare il galleggiamento di un corpo, alterando la sua densità e di conseguenza il suo peso. Materiali: - contenitore di forma cilindrica con dell’acqua - una membrana elastica - un diavoletto di Cartesio Descrizione: Il diavoletto di Cartesio non è altro che una piccola fiala di vetro con una bolla d’aria al suo interno. Immergiamo nel cilindro il diavoletto, facendo attenzione che contenga dell’aria. Chiudiamo il contenitore con la membrana elastica. Applicando una pressione sulla membrana, il diavoletto si riempie d’acqua e scende sul fondo del contenitore. Rilasciando la membrana, viene eliminata la pressione esterna, quindi l’acqua esce dal diavoletto, che torna in superficie. Facendo variare la pressione sulla membrana, possiamo spostare il diavoletto a qualsiasi profondità. Conclusioni: Dall’esperimento eseguito, notiamo che secondo il principio di Pascal (una pressione esterna applicata ad un fluido racchiuso in un recipiente viene trasmessa inalterata in ogni punto del fluido) la pressione esercitata sulla membrana si trasmette nell’acqua e comprime la bolla d’aria nel diavoletto.

Diavoletto realizzato in casa La densità totale della fiala e della bolla d’aria diventa maggiore di quella dell’acqua e il diavoletto scende. La spinta di Archimede rimane invariata, ma aumenta il peso del diavoletto. Catia Di Carlo Michela Marino Diavoletto realizzato in casa

ESPERIENZA N°8: “COCA COLA” Obiettivo: Confrontare la densità media di una lattina di Cola dietetica con quella di una lattina di Cola normale, sfruttando il galleggiamento. Materiali: - vaschetta - acqua - una lattina di Coca Cola normale - una lattina di Coca Cola light Descrizione: Riempiamo la vaschetta di acqua e vi lasciamo cadere due lattine intatte, una di Cola e una di Cola dietetica. Notiamo che mentre la lattina di Cola affonda, quella di Cola dietetica galleggia. Conclusioni: Le due lattine, avendo lo stesso volume, sono soggette alla stessa spinta di Archimede – forza di galleggiamento. La lattina di Coca Cola normale, poiché affonda, ha una forza peso maggiore della forza di galleggiamento, quindi la densità media di una lattina di Coca Cola normale è maggiore di quella dell’acqua. La lattina di Coca Cola Light, invece, poiché galleggia, è soggetta a una forza peso minore della forza di galleggiamento, quindi la sua densità media è minore di quella dell’acqua. Di conseguenza la densità della Coca Cola Light è minore di quella della Coca Cola normale.

Paola Apollo Marta Marucci

ESPERIENZA N°9: “LA BOTTIGLIA FORATA” Obiettivo: Verificare il Principio di Pascal e la Legge di Stevino. Materiali: - una vaschetta - una bottiglia di plastica - un ferro da calza sottile - un accendino - un pennarello Descrizione: Con un pennarello tracciamo una linea attorno alla bottiglia e un’altra linea verticale. Riscaldiamo con l’accendino il ferro da calza e, con la parte calda, foriamo la bottiglia, praticando dei fori, tutti uguali, sulle linee segnate prima. Sulla prima linea tutti i fori si trovano alla stessa altezza, su quella verticale ad altezze diverse. Tappiamo i fori e riempiamo completamente la bottiglia d’acqua. Stappiamo i fori ed osserviamo che l’acqua che fuoriesce non gocciola verso il basso, ma zampilla, perchè è spinta lateralmente dalla pressione idrostatica. Conclusioni: I getti d’acqua fuoriuscenti dalla serie di fori alla stessa altezza, hanno la stessa intensità in accordo con il Principio di Pascal (una pressione esterna applicata ad un fluido racchiuso in un recipiente viene trasmessa inalterata in ogni punto del fluido).

Anna De Marco Laura Leonardi I getti che fuoriescono dalla seconda serie di fori, hanno intensità diverse. L’acqua fuorisce con un’intensità maggiore dai fori posti più in basso, in accordo con la Legge di Stevino (p= p0 + ρgh) Anna De Marco Laura Leonardi

ESPERIENZA N°10: “I VASI COMUNICANTI” Obiettivo: Osservare lo stato di equilibrio di un liquido contenuto in vasi comunicanti. Materiali: - un tubo a vasi comunicanti - acqua Descrizione: L’apparecchio a vasi comunicanti è costituito da recipienti di forma qualsiasi messi in comunicazione con tubi in prossimità della base. Appoggiamo tale apparecchio su un tavolo con piano perfettamente orizzontale. Versiamo l’acqua nel primo dei vasi comunicanti ed osserviamo che essa si distribuisce negli altri vasi in modo da raggiungere, in condizioni di equilibrio, lo stesso livello in ciascuno di essi. La superficie libera dell’acqua è parallela piano di appoggio. Incliniamo l’apparecchio ed osserviamo che la superficie libera dell’acqua si dispone parallelamente al pavimento, cioè parallelamente alla superficie della Terra. Conclusioni: Per la legge di Stevino, il liquido immesso nel sistema di vasi comunicanti, tende a livellarsi. Questa proprietà perde la sua validità se i vasi sono capillari, cioè di sezione molto piccola.

Pasquale Cioccarelli Luigi Serra

ESPERIENZA N°11 “A CHE TEMPERATURA BOLLE L’ACQUA?” Obiettivo: Osservare l’influenza della pressione esterna sulla temperatura di ebollizione Materiali: - pompa a vuoto spinto - baker con un termometro - una campana di vetro Descrizione: Mettiamo il baker pieno di acqua alla temperatura di 20°C sulla pompa a vuoto spinto e vi appoggiamo la campana di vetro. Avviamo la pompa a vuoto spinto e togliamo l’aria dalla campana diminuendo via via la pressione esterna. Quando la pressione esterna è quasi azzerata, notiamo che l’acqua inizia a bollire.

Bozzelli Liberato Petti Raffaele Facendo rientrare l’aria, grazie all’ apertura di un rubinetto, notiamo che la campana si appanna. Conclusioni: La temperatura di ebollizione di un liquido diminuisce al diminuire della pressione sovrastante il liquido. Bozzelli Liberato Petti Raffaele

Presentazione realizzata da Petti Raffaele & Bozzelli Liberato

le esperienze sono state realizzate da

Apicella Anna Grazia Apollo Paola Asturio Benito Bortone Giuseppe Bozzelli Liberato Cannizzo Giuseppe Carnevale Francesca Cioccarelli Pasquale D’Alessandro Alessia De Marco Alessia De Marco Anna Di Carlo Catia Franchino Donatella Iannantuono Giovanni Leonardi Laura Marino Michela Marucci Marta Perna Concetta Petti Raffaele Porzio Claudia Rossi Francesca Serra Luigi Stingone Sabino Tozzi Chiara Vitarelli Sabrina