Principio di Archimede nei fluidi gassosi

Presentazione sul tema: "Principio di Archimede nei fluidi gassosi"— Transcript della presentazione:

1 Principio di Archimede nei fluidi gassosi
baroscopio Schermo completo - cliccare quando serve…

2 L’aria pesa in funzione della densità, composizione, temperatura,
dinamometri Per confronto si determina il peso del volume di aria contenuto nel palloncino Scala graduata Palloncino svuotato dall’aria prima contenuta Palloncino di vetro con aria a pressione atmosferica e condizioni standard

3 Pressione atmosferica e barometro torricelliano tubo di vetro lungo circa 1 metro, riempito di mercurio, capovolto e inserito in bacinella contenente mercurio:lasciare libera la estremità aperta del tubo:si osserva che il mercurio scende e si ferma ad una certa altezza (che varia con le condizioni sperimentali:temperatura, densità dell’aria, umidità, latitudine, altezza e altro:in condizioni standard la colonna di mercurio si ferma e mostra una lunghezza di 76 cm rispetto alla superficie libera nella vaschetta 76 cm 80 cm cliccare

4 Colonna d’aria con pressione diversa
Il mercurio scende per effetto del suo peso e dovrebbe portarsi allo stesso livello nella vaschetta e nel tubo (vasi comunicanti…) invece si ferma (a 76 cm):ci deve essere una forza uguale e contraria al suo peso che impedisce di continuare a scendere:tale forza può essere dovuta alla azione dell’aria (che avendo un peso) può esercitare anche una pressione: tale pressione esercitandosi anche dal basso verso l’alto può equilibrare la pressione dovuta al peso di una colonna di mercurio che abbia lo stesso valore della pressione atmosferica: pressione = densità*altezza*g 1Kg 76 cm 80 cm 1Kg 1Kg Colonna d’aria con pressione diversa Pressioni diverse per diverse caratteristiche dell’aria cliccare

5 barometro La pressione misurata dalla altezza del barometro varia con il variare delle caratteristiche atmosferiche Aria ciclonica, calda, umida esercita minore pressione: barometro scende sotto i 76 cm (brutto tempo…) Aria anticiclonica, fredda, secca, esercita maggior pressione:barometro sale oltre 76 cm (bel tempo) Con la altitudine, cambia la altezza della colonna di aria che esercita pressione,cambia temperatura, cambia densità, composizione:in genere la pressione diminuisce con la altezza (altimetro)

6 La altezza del mercurio risulta indipendente dalla forma e inclinazione dei tubi

7 Aspirando aria dal tubo, il mercurio sale fino a circa cm per effetto della pressione perché il peso di tale colonna equivale a circa 1 Kg/cq = atmosfera La colonna di acqua che può essere equilibrata da una atmosfera pesa 1 Kg/cq e deve essere alta circa 10 m per avere tale peso Massima altezza alla quale può salire l’acqua per effetto della pressione atmosferica

8 Disco girevole con leva :agli estremi sono posti un pesetto e una sfera di vetro: in presenza di aria nel contenitore si verifica un equilibrio come se i due corpi avessero lo stesso peso:aspirando l’aria si osserva uno squilibrio a favore della sfera che mostra di pesare più del pesetto Peso apparente Peso apparente

9 interpretazione I due corpi hanno diverso peso,misurabile con dinamometro:entrambi risentono della azione della gravità , ma nell’aria subiscono una spinta verso l’alto per effetto del volume spostato :spinta che contrasta l’attrazione verso il basso: minore per il pesetto, maggiore per la sfera Permane equilibrio estraendo l’aria dal contenitore, viene meno la spinta sostentatrice e per la sola azione della gravità si manifesta lo squilibrio a favore del peso maggiore:la sfera

10 Disco girevole con leva :agli estremi sono posti un pesetto e una sfera di vetro: in presenza di aria nel contenitore si verifica un equilibrio come se i due corpi avessero lo stesso peso:aspirando l’aria si osserva uno squilibrio a favore della sfera che mostra di pesare più del pesetto Peso reale Peso reale Peso apparente Peso apparente

11 Bilancia con agli estremi due corpi con lo stesso peso reale estraendo il cilindro interno a un corpo, non si cambia il peso reale ma il volume del corpo aumenta:con esso aumenta la spinta ricevuta dall’aria e quindi il suo peso reale sembra diminuire:squilibrio spinta Pesi reali uguali :equilibrio Pesi apparenti diversi:squilibrio

12 Pallone aerostatico e spinta ascensionale
Un pallone pieno di gas leggero es.idrogeno, elio, aria calda sposta un pari volume di aria più densa:sia il peso del pallone con gas minore del peso del volume di aria spostato:se il pallone viene svincolato da sostegno comincia a salire per effetto della differenza tra la forza peso e la spinta ricevuta dall’aria spostata: spinta ascensionale spinta dell’aria – peso pallone Spinta ascensionale Peso pallone Il pallone salendo incontra aria sempre meno densa e quindi, anche se si dilata un poco,ad un certo punto il suo peso diventa uguale alla spinta: la spinta ascensionale si annulla Spinta dell’aria

13 Eliminando zavorra il peso diminuisce e riprende a salire
Eliminando gas, il volume diminuisce e ritorna a scendere

14 Eliminando zavorra il peso diminuisce e riprende a salire
Eliminando gas, il volume diminuisce e ritorna a scendere

15 Peso costante dell’aerostato
La spinta dell’aria con la altezza va riducendosi anche se aumenta un poco il volume del pallone che la sposta, essendo più rarefatta: anche la spinta ascensionale va riducendosi fino ad annullarsi quando peso e spinta sono uguali Spinta ascensionale Spinta iniziale dell’aria

16 Un cilindro contiene aria e un pistone a tenuta scorrevole al quale viene collegato un peso: quando si produce il vuoto aspirando l’aria dal cilindro, lo stantuffo si sposta lungo il cilindro sollevando il peso, spinto dalla pressione atmosferica che si esercita dal basso verso l’alto Pompa per estrarre aria Cilindro pistone peso Pressione atmoferica