11. Gas e liquidi in equilibrio 11.1 La pressione nei liquidi

11.1 La densità La materia è costituita (livello macroscopico) da: solidi: forma e volume propri liquidi: non hanno forma propria aeriformi: non hanno né forma, né volume propri; facilmente comprimibili I liquidi e gli aeriformi sono detti fluidi. La densità ρ di una sostanza è il rapporto tra la massa m e il volume V che essa occupa Unità di misura:

11.2 La pressione La pressione è la grandezza che esprime quanto una forza è concentrata su una superficie. La pressione è definita come il rapporto tra l’intensità della forza F che preme perpendicolarmente alla superficie e l’area S di questa superficie È una grandezza scalare Unità di misura: pascal (Pa) o bar

11.3 La pressione nei liquidi Legge di Pascal: la pressione esercitata su una superficie qualsiasi di un liquido si trasmette con la stessa intensità su ogni altra superficie a contatto con il liquido, comunque essa sia orientata Torchio idraulico: consente di equilibrare una forza molto intensa applicandone una piccola Applicazioni: martinetto, freni delle automobili, macchine idrauliche.

11.4 La legge di Stevino All’interno di un liquido, ogni strato orizzontale, che si trova a una profondità h, subisce una pressione dovuta al peso del liquido che gli sta sopra è direttamente proporzionale alla profondità e alla densità del liquido; non dipende dalla forma del recipiente. Considerando anche la pressione atmosferica p0 sulla superficie del liquido Esempio 1 pag. 328

11.5 I vasi comunicanti Quando si versa un liquido in un recipiente che è collegato ad altri recipienti, il liquido raggiunge in tutti i contenitori lo stesso livello. Esempio. Sistema idrico di un acquedotto

11.6 La spinta di Archimede I fluidi (liquidi e gas) tendono a sorreggere i corpi che vi sono immersi. Legge di Archimede: Un corpo immerso in un liquido riceve una spinta (una forza) verso l’alto eguale al peso del liquido spostato. (Vedi pag. 331 per la determinazione sperimentale) Un corpo galleggia se il suo peso è minore del peso del liquido spostato, ossia, la sua densità media è minore di quella del liquido affonda se il suo peso è maggiore del peso del liquido spostato, ossia, la sua densità media è maggiore di quella del liquido Esempi. Galleggiamento delle navi. Sottomarini. Misura del peso delle navi

11.7 La misura della pressione atmosferica Esperienza di Torricelli: Si riempie un tubo di mercurio e lo si capovolge in una bacinella piena di mercurio. Si osserva che il mercurio non scende, ma mantiene un dislivello, rispetto alla bacinella, di 76 cm. E’ la pressione atmosferica che comprime la superficie del mercurio nella bacinella, in modo da sostenere il mercurio contenuto nel tubo. Quindi, la pressione atmosferica equivale alla pressione esercitata su un cm2 da una colonna di mercurio alta 76 cm: p = 1 atm = 1,01 x 105 Pa = 1 bar (circa)

Approfondimento Misura del peso di una nave: Una volta immersa la nave in mare si misura sullo scafo il livello dell’acqua raggiunto. Dalle carte di costruzione si misura il volume della parte di scafo immersa Affinchè galleggi il peso della nave deve essere uguale al peso di un volume di acqua marina pari a Quesito: Una barca galleggia in una piscina, sulla barca vi è un sasso. Se butto il sasso in piscina il livello dell’acqua della piscina si abbassa, si alza o resta uguale?