LA BALENA SOFFIANTE. Svolgimento della lezione. Prendete due fogli di carta uguali e lasciateli penzolare davanti a voi come da illustrazione.

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1 LA BALENA SOFFIANTE Obiettivi della lezione. Dimostrare che l aria esercita una pressione anche quando si muove. Che l aria si muova è un dato di fatto, o, per lo meno, se non si muove lei (vento, ventilatori), ci muoviamo noi dentro di lei (più velocemente quando corriamo,o quando siamo su di un mezzo: in bici, moto, auto, treno...aereo). La pressione, come definizione generale, è la forza esercitata su una superficie, con una direzione perpendicolare a quest'ultima. Una particolare pressione che riveste notevole importanza in aerodinamica è quella esercitata su tutti i corpi dall'aria che circonda la superficie terrestre, cioè la pressione atmosferica. La pressione atmosferica è più o meno costante e noi non ci accorgiamo neppure che esista; la pressione che l'aria esercita sulle pareti di un oggetto, un corpo, una cosa che sia ferma è detta pressione statica (statico = che non si muove, stà fermo), è la pressione che l'aria esercita senza muoversi. Ma,in questo caso, ci interessa la pressione che esercita l aria quando si muove, ovvero la pressione dinamica, che aumenta a spese di quella statica, che, invece, diminuisce. Tutto ciò vale sia che un corpo si muova nell aria, sia che l aria investa il corpo (principio di reciprocità). Il legame che esiste tra pressione statica e pressione dinamica è stato dimostrato da Daniele Bernoulli, un fisico del '700, che giunse alla conclusione che la somma tra la pressione statica e quella dinamica è costante. Quando l'aria è ferma la pressione dinamica è zero: tutta la pressione disponibile è in forma statica. Man mano che l'aria viene messa in movimento appare la pressione dinamica. Visto che la somma di questa nuova pressione con quella statica non varia, significa che la pressione statica è diminuita, tanto quanto è aumentata quella dinamica. Materiale occorrente: una cannuccia da bibita (possibilmente blu o azzurra) un piccolo pezzo di foglio d alluminio da cucina un tappo di plastica (blu o azzurro) un pezzetto di asta da palloncino in cui entri la cannuccia (lungo circa 0,5 mm) la forma della balena stampata su di un foglio di carta (vedi allegato) cucitrice, scotch, fustellatore, colla UHU, forbici trapano per fare un buco nel tappo (fig. 1) Svolgimento della lezione Prendete due fogli di carta uguali e lasciateli penzolare davanti a voi come da illustrazione.

2 I due fogli delimitano tre zone: la zona compresa tra i due fogli medesimi, la zona esterna al foglio destro e la zona esterna al foglio sinistro : in tutte tre le zone esiste una identica pressione atmosferica (pressione statica) e quindi i fogli sono fermi. Soffiate tra questi ultimi e noterete che i fogli, piuttosto che allontanarsi si avvicinano. Cos'è successo? È accaduto che, mentre sulle superfici esterne dei due fogli, la pressione dell'atmosfera non è cambiata, all'interno l'aria, muovendosi, ha ridotto la sua pressione statica sulle superfici interne. Detto in parole povere, anzi poverissime, in una zona dove l aria scorre veloce c è meno pressione rispetto a una zona in cui l aria scorre meno veloce. Vista questa parte teorica ora passiamo a quella pratica, ed è qui che entrano in gioco le balene!!! Per prima cosa, la più difficile, dobbiamo fare un buco dell esatto diametro del pezzetto di asta porta palloncini all interno del tappo. Fatto il buco incollatevi dentro il pezzetto di asta porta palloncino, avendo l accortezza di non superare lo spessore del tappo stesso: il bordo dell asta deve rimanere a livello della superficie interna del tappo (fig. 2-5). Una volta asciutto inserite la cannuccia nella parte inferiore del tappo e incollatela: occhio, anche in questo caso, a non superare la superficie interna del tappo e al fatto che il gomito della cannuccia si trovi da questa estremità della cannuccia (fig. 6) Poi, mentre tutto asciuga, ritagliate la vostra balena e fustellate i due buchi indicati sul disegno (fig. 7 e 8). Già che ci siete prendete un pezzetto di carta d alluminio e lavoratelo con le dita sino ad ottenere una pallina, della forma più regolare possibile. Ora si tratta di montare il tutto: inserite l estremità libera della cannuccia nello sfiato della balena e poi nel buco sulla coda, (fig. 9 e 10) fissate la cannuccia con lo scotch e poi ripiegate la testa della balena sulla coda fissandola con la puntatrice (fig )

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5 Infine prendete un pezzetto di carta d alluminio e lavoratelo con le dita sino ad ottenere una pallina, della forma più regolare possibile (fig. 19 e 20) E ora il via all esperimento-gioco. Mettete la pallina di alluminio dentro al tappo e soffiate all altra estremità della cannuccia facendola sollevare e cercando di mantenerla in volo per più tempo possibile: i primi tentativi saranno difficili, ma, dopo pochi momenti, troverete il modo di controllare il flusso d aria e di far rimanere (anche per parecchi secondi) la pallina sollevata (fig ). Vediamo cosa accade: la pallina di alluminio rimane all'interno della colonna d'aria proveniente dalla cannuccia (e quindi dai vostri polmoni) a causa della pressione dell'aria. L'aria proveniente dalla cannuccia si muove più velocemente rispetto all'aria circostante, e questo significa che ha anche una pressione inferiore a quella dell'aria circostante, così la palla è mantenuta all'interno della colonna di bassa pressione a causa dell'aria a pressione più elevata che lo circonda. La spinta dell aria sostiene il peso della pallina. L aria crea una specie di tubo nel quale la pallina si solleva. Rimane nel tubo perché l aria soffiata, che scorre sopra superficie curva della pallina, è più veloce dell aria che passa al di sotto. La pallina perciò riceve una pressione maggiore dal di sotto che la sostiene. L uso di una pallina irregolare (fatta con un foglio di alluminio) rende più difficile il controllo, ma fa salire più in alto la pallina. Se la pallina invece fosse liscia, l aria scorrerebbe in maniera più regolare, ma l alzerebbe di meno. La pallina di alluminio, infatti, è più irregolare e piena di piccole tasche sulla superficie, ci sono quindi dei punti in cui l aria spinge di più e altri di meno, questo la rende più difficile da controllare, ma le dà la possibilità di salire più in alto nella colonna d aria.

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