Grandezze relative ai fluidi

Presentazione sul tema: "Grandezze relative ai fluidi"— Transcript della presentazione:

1 Grandezze relative ai fluidi
Pressione Densità e Peso specifico Volumi, superfici e profondità

2 La pressione La pressione è una grandezza fisica definita come il rapporto tra la forza F, agente normalmente su una superficie, e la superficie stessa S. In simboli indichiamo la pressione con p La pressione è una grandezza intensiva e quindi si intende sempre riferita all’ unità di superficie La fa pressione

3 Unità di misura della pressione
Pascal (Pa), nel SI bar ( Pa) (sono di larga diffusione anche alcuni dei sottomultipli del bar, in particolare il millibar è molto usato in meteorologia ed il microbar in acustica) atmosfera, pressione esercitata da una colonna di mercurio alta 760 mm 1 atm = Pa Torricelli, torr torr = 1 atm millimetri di mercurio, mm Hg atm = 760 mm Hg torr = 1 mm Hg 2 m N

4 La densità e il peso specifico

5 Densità La densità di un corpo (spesso indicata dal simbolo ) è pari alla sua massa m diviso il volume V che occupa. S.I. Unità di misura

6 Peso specifico Il peso specifico di una sostanza è definito come rapporto tra il peso P della sostanza e il suo volume V. Unità di misura Il peso specifico di una sostanza è il prodotto di una densità per l’accelerazione di gravità

7 Volumi Quantità di spazio occupata dalla materia. S.I. Unità di misura
di acqua distillata S

8 Evangelista Torricelli
(Roma, 15 ottobre 1608 – Firenze, 25 ottobre 1647) E’ stato un matematico e fisico italiano. A Faenza inizia gli Studi matematici presso lo zio. A causa della prematura morte Del padre assume il cognome della madre Giacoma. Dal 10 Ottobre 1641 diviene assistente di Galileo, fino alla morte di costui. Alla sua morte, il Granduca Ferdinando II de’ Medici nominò Torricelli suo successore come matematico della corte e divenne professore di matematica presso l‘Accademia fiorentina. Oltre all’attività di matematico e studioso di Geometria, nel corso della quale elaborò diversi importanti teoremi e anticipò il Calcolo infinitesimale, egli si dedicò alla Meccanica razionale e alla Fisica, studiando il moto dei gravi e dei corpi celesti e approfondendo l’Ottica. Impiantò un laboratorio nel quale realizzava lenti e telescopi di sua fabbricazione. Purtroppo, a causa della sua prematura scomparsa, non conosciamo i particolari del processo originale di lavorazione, poiché lo scienziato lo aveva coperto da segreto. Egli si dedicò anche allo studio dei fluidi, giungendo ad inventare il barometro (a mercurio), di cui tratta in una lettera all’antico discepolo Ricci nel 1644, anni prima dell’esperimento di Blaise Pascal. Infatti l’iconografia tradizionale lo rappresenta con il barometro al fianco. Nello stesso 1644 pubblicò l'opera in tre parti dal titolo Opera geometrica, della quale De motu gravium costituisce la seconda parte. Torricelli morì a soli 39 anni, pochi giorni dopo aver contratto una febbre tifoidea a Firenze, dove venne sepolto.

9 Misura della pressione atmosferica
Esperienza di Torricelli Misura della pressione atmosferica Nel 1643 Evangelista Torricelli ideò un sistema per la misurazione della pressione atmosferica: il barometro a mercurio. Questo è formato da un tubo in vetro alto circa 850 mm, chiuso ad una estremità e che deve essere accuratamente riempito di mercurio. L'apparecchio deve essere rovesciato in posizione verticale con l'estremità aperta immersa in una bacinella contenente anch'essa mercurio, badando a non far entrare aria. Nello spazio che si forma sopra la colonna di mercurio sono, perciò, presenti solo vapori di Hg, la cui pressione può essere, a condizioni standard di temperatura, considerata insignificante.

10 Descrizione dell'esperienza
Preliminarmente si versa nella bacinella del mercurio fino a raggiungere un'altezza di circa 3 cm. Si procede, quindi, al riempimento del tubo di Torricelli utilizzando un idoneo imbuto, fino a che il menisco del mercurio non raggiunga l'estremità aperta. Si chiude fermamente l'apertura con un dito e si rovescia l'apparecchio immergendone l'estremità nel mercurio posto nella bacinella. E' necessario operare con la massima cautela al fine di evitare ingresso di bolle d'aria o, peggio, la rottura del tubo. Si toglie il dito dall'apertura, si fissa l'apparecchio ad un supporto con pinza a ragno e si osserva ciò che accade. Si nota che all'estremità chiusa del tubo si è formato uno spazio vuoto ( vuoto torricelliano ), privo d'aria. Utilizzando un metro a nastro si rileva l'altezza della colonna del mercurio, partendo dalla superficie del mercurio della bacinella, fino al menisco che esso forma nel tubo. Per quanto sopra esposto, a livello del mare, la colonna ha una lunghezza di circa 76 cm. Dall'esatto valore rilevato, utilizzando l'equazione si ricava la pressione atmosferica esistente al momento dell'esperienza. Tale valore è, come detto, espresso in (pascal).

11 Il barometro Il barometro è lo strumento di misura per la pressione atmosferica. È usato per determinare l'altitudine di un luogo e nell'ambito della meteorologia per rilevare dati utili per le previsioni del tempo. La colonna di mercurio tende a scendere nella vaschetta lasciando il vuoto dietro di se. Sulla parte inferiore della colonna agisce però la pressione atmosferica che tende a spingere verso l'alto la colonna. Quando la colonna ha raggiunto una altezza tale che la pressione esercitata alla base controbilancia perfettamente la pressione atmosferica allora la discesa si interrompe. Misurando l'altezza della colonna si può calcolare la pressione atmosferica. Per questo motivo spesso la pressione è indicata in millimetri di mercurio (mm Hg), erroneamente, in quanto la misura corretta nel sistema internazionale è il Pascal. Questo tipo di barometro è molto preciso ed accurato, ma è difficilmente trasportabile, ingombrante e soffre dei pericoli di tossicità e inquinamento del mercurio.