La pressione. Definizione. Cosa hanno in comune e cosa differenzia le seguenti situazioni? Figura 1. Ciaspole all opera

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1 La pressione Definizione Cosa hanno in comune e cosa differenzia le seguenti situazioni? Figura 1. Ciaspole all opera Figura 2. Una pattinatrice sul ghiaccio. 1

2 Figura 3. Un fachiro su un letto di chiodi. In tutti questi casi l essere umano esercita una forza, il peso, sul corpo sottostante, ma quello che varia e la superficie di applicazione della forza. Nel primo caso, la passeggiata sulla neve, si usano le racchette per aumentare la superficie su cui viene applicata la forza peso e questo permette di sprofondare meno nella neve. Nel secondo caso invece, le lame riducono notevolmente la superficie di applicazione, 2

3 aumentando la pressione e permettendo la fusione del ghiaccio che crea così una scia di acqua sulla quale scivolano le lame dei pattini. Nell ultimo caso si aumenta nuovamente la superficie sdraiandosi, in questo modo i chiodi non riescono a traforare la pelle anche se sicuramente danno un certo fastidio. Da tutti questi esempi si evince che la pressione è direttamente proporzionale alla forza peso e quindi alla massa del corpo implicato ed è inversamente proporzionale alla superficie di applicazione. P = F S Dove P è la pressione (in Pascal, Pa), F è la forza (in Newton, N) e S è la superficie (in metri quadrati, m 2 ). Esercizio 1. Scrivere l unità di misura Pa usando le unità di misura base del SI. La legge di Stevin La legge di Stevino (Stevin) permette di calcolare la pressione idrostatica esercitata da un fluido con densità omogenea. Si calcola nel seguente modo: P =ρ g h in cui ρ è la densità, g l accelerazione gravitazionale terrestre media e h la distanza dal pelo del liquido. Esercizio 2. Calcola la pressione a cui è sottoposto un sommozzatore in immersione a 5, 30 e 50m di profondità. Confronta questo risultato con la pressione ambiente. Esercizio 3. Calcola a quale profondità in immersione la pressione è doppia rispetto alla pressione ambiente. La pressione arteriosa Anche il sangue esercita una pressione sulle pareti dei vasi sanguigni. Quando i ventricoli si contraggono (sistole ventricolare), spingono il sangue con una determinata forza nelle arterie (in particolare il ventricolo sinistro nell aorta). Le pareti delle arterie subiscono l urto del sangue su una determinata superficie e questo origina la pressione arteriosa massima 0 sistolica. L arteria si distende e poi, quando i ventricoli si rilassano (diastole ventricolare), si contraggono per spingere il sangue nella porzione successiva con una forza minore e quindi con una pressione più bassa (pressione diastolica). Le due pressioni si possono misurare all altezza dell arteria brachiale con uno strumento chiamato sfigmo- 3

4 manometro. Vengono misurati storicamente i mm di mercurio. In generale si considerano nella norma, per esseri umani di sesso maschile e adulti, delle pressioni diastoliche fra 80 mmhg e 90 mmhg e delle pressioni sistoliche fra 120 mmhg e 130 mmhg, equivalenti a valori compresi fra Pa e Pa (diastolica) e fra Pa e Pa (sistolica). Si noti come questa pressione è relativa alla pressione atmosferica esterna e non assoluta. A titolo di paragone la pressione atmosferica varia a seconda del tempo (bello brutto) in una bella giornata solitamente i valori si avvicinano ai 760mmHg (circa Pa o anche 1 013hPa). Ciò significa che la pressione corporea interna è circa del 10% più elevata di quella esterna durante le diastole e del 15% durante le sistole. Figura 4. Misurazione della pressione Figura 5. Sfigmomanometro automatico 4

5 Esercizi Esercizio 4. Un cubo di ferro di lato 2 metri è appoggiato al suolo. Sapendo che la sua massa è di kg, calcola la Pressione esercitata dal cubo sul suolo. [ Pa] Esercizio 5. Calcola la massa di un corpo che esercita una pressione di Pa su una superficie di 1,5m 2. [ kg] Esercizio 6. Un cubo di lato un decimetro contiene un litro di acqua. Tralasciando la massa del cubo, calcola la pressione esercitata dall acqua. [981Pa] Link Nel seguente link si trovano ulteriori esercizi di consolidamento: 5