I fluidi Documento riadattato da MyZanichelli.it Isabella Soletta Febbraio 2012
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1 I fluidi Documento riadattato da MyZanichelli.it Isabella Soletta Febbraio 2012
2 Questo simbolo significa che l esperimento si può realizzare con materiali o strumenti presenti nel nostro laboratorio Questo simbolo significa che l esperimento si può realizzare anche a casa con materiali di facile reperibilità Questo simbolo significa che è disponibile una scheda preparata per presentare l esperimento
3 Solidi, liquidi e gas Un gas (o aeriforme) è un fluido, occupa tutto il volume del recipiente che lo contiene. Può essere compresso in un volume più piccolo. Un liquido è un fluido che assume la forma del recipiente che lo contiene e ha un volume proprio Un solido è un corpo rigido e come tale conserva forma e volume propri.
4 Un modello per il gas Novembre 2013
5 Un modello per il liquido
6 L evaporazione
7 Cosa è la pressione? La pressione è la forza che si esercita rapportata alla superficie sulla quale si esercita Un gas può essere compresso Cosa si mostra in una siringa vuota premendo il pistone è possibile comprimere l aria contenuta con una siringa piena d acqua si può vedere che un fluido ha un volume proprio; perciò comprimere un fluido non è possibile LA SCIENZA IN PRIMA PERSONA LICEO FERMI 2010
8 La pressione nei gas Novembre 2013
9 Se colleghiamo la siringa ad un misuratore di pressione possiamo osservare che premendo il pistone la pressione aumenta LA SCIENZA IN PRIMA PERSONA LICEO FERMI 2010
10 La pressione La pressione è una grandezza scalare definita come il rapporto tra il modulo della forza (perpendicolare alla superficie) e l area di questa superficie.
11 Il Pascal Nel Sistema Internazionale l unità di misura della pressione è il pascal (Pa).
12 Misuratori di pressione Gli strumenti per misurare la pressione si chiamano manometri o più in generale misuratori di pressione In medicina si usa lo sfigmomanometro che normalmente non è tarato in pascal ma in mmhg (millimetri di mercurio) Serve per misurare la pressione arteriosa sistemica (conosciuta anche come pressione arteriosa o come pressione sanguigna) è la pressione del sangue arterioso sistemico misurata a livello del cuore. La pressione del sangue, intesa come l'intensità della forza che il sangue esercita su una parete del vaso di area unitaria, varia lungo tutto l'apparato vascolare: infatti la pressione arteriosa diminuisce progressivamente dal ventricolo sinistro del cuore fino alle arteriole. (da Wikipedia)
13 Misuratori di pressione Dal gommista la pressione viene misurata in bar o in atmosfere
14 Le previsioni del tempo I metereologi usano di solito come unità di misura il millibar (1 millibar = 100 Pa) i misuratori di pressione atmosferica si chiamano barometri
15 Misuratori di pressione In laboratorio usiamo un misuratore di pressione digitale con cui possiamo scegliere le unità di misura che preferiamo Pa Kpa mmhg Torr Bar mbar
16 La legge di Boyle Aumentando la pressione il volume occupato da un gas diminuisce Aumentando il volume la pressione esercitata dal gas diminuisce Pressione e volume sono inversamente proporzionali Il loro prodotto è costante LA SCIENZA IN PRIMA PERSONA LICEO FERMI 2010 con una siringa piena d aria collegata ad un misuratore di pressione si raccolgono i dati e si mostra che la curva sperimentale è un iperbole
17 La legge di Pascal La pressione esercitata su una superficie qualsiasi di un liquido si trasmette, con lo stesso valore, su ogni altra superficie a contatto con il liquido.
18 La pressione nei liquidi Cosa si mostra: si vede con una siringa di vetro piena d acqua nella quale è stato messo un palloncino che si gonfia o si sgonfia a seconda della pressione esercitata LA SCIENZA IN PRIMA PERSONA LICEO FERMI 2010
19 Il torchio idraulico Legge di Pascal
20 È molto facile, basta avere due o tre siringhe un tubicino dell acqua Si collegano le due siringhe con il tubicino, si riempiono d acqua, facendo attenzione che non restino delle bolle d aria Costruzione di un torchio idraulico Cosa si mostra è molto più facile spingere il pistone della siringa piccola il pistone della siringa grande è molto più duro con una piccola pressione sulla siringa piccola si riesce a sollevare un peso abbastanza grande poggiato sul pistone dell altra siringa si può provare anche con due siringhe uguali e osservare la differenza Come si spiega: è un applicazione del principio di Pascal
21 Visto alla SCIENZA IN PIAZZA 2010 ITI ANGIOY
22 Ruspa idraulica LA SCIENZA IN PIAZZA LICEO FERMI 2012
23 I freni a disco
24 La legge di Stevino La pressione dovuta al peso di un liquido è direttamente proporzionale sia alla densità del liquido sia alla profondità del liquido.
25 Legge di Stevino (1) La pressione della forza peso nei liquidi La pressione dovuta al peso di un fluido è direttamente proporzionale sia alla profondità che alla densità del liquido Attività: Riempiendo d acqua tre bottiglie di plastica e facendo dei fori ad altezze diverse si vede come il getto d acqua vada più lontano a seconda dell altezza del liquido sovrastante
26 LA SCIENZA IN PRIMA PERSONA LICEO FERMI 2010
27 Subacquei
28 Legge di Stevino (2) La pressione della forza peso nei liquidi La pressione dovuta al peso di un fluido è direttamente proporzionale sia alla densità del fluido che alla densità del liquido Attività: Riempiendo tre bottiglie una d acqua e l altra si una soluzione sovrasatura di acqua e sale la terza d olio e facendo dei fori alla stessa altezza si vede come il getto d acqua va più lontano a seconda della densità liquido
29 I vasi comunicanti Un liquido versato in un sistema di vasi comunicanti raggiunge in tutti i recipienti lo stesso livello si può far vedere anche con un tubo trasparente piegato ad U LA SCIENZA IN PRIMA PERSONA LICEO FERMI 2010
30 Vasi comunicanti Con un misuratore di pressione si può seguire in diretta lo svuotamento di un tubo. Si ottiene un grafico pressione tempo modellizzabile con l equazione y A e kx B LA SCIENZA IN PIAZZA SASSARI 2010
31 La legge di Archimede Un corpo immerso in un liquido subisce una forza diretta verso l alto di intensità uguale al peso del liquido spostato.
32 La legge di Archimede Un corpo immerso in un liquido riceve una spinta verso l alto di intensità uguale al peso del liquido spostato LA SCIENZA IN PRIMA PERSONA LICEO FERMI 2010
33 Perché le navi galleggiano? Visto alla LA SCIENZA IN PIAZZA SASSARI Istituto Nautico Porto Torres
34 La mongolfiera La legge di Archimede vale anche per i gas. Visto alla LA SCIENZA IN PIAZZA SASSARI 2010 Liceo Canopo leno Sassari
35 Il galleggiamento Un corpo affonda o galleggia in un liquido quando la sua densità è rispettivamente maggiore o minore rispetto al liquido in cui è immerso Attività: due palline fatte con la stessa quantità di alluminio ma con densità diversa: una galleggia ed una affonda
36 Un corpo emerge quando la sua densità è minore di quella del liquido. Un corpo affonda quando la sua densità è maggiore di quella del liquido.
37 Densità del ghiaccio Inserisci cubetto di ghiaccio in alcol
38 Sommergibili densità maggiore dell acqua densità minore dell acqua Visto alla LA SCIENZA IN PIAZZA SASSARI 2010 Liceo Canopo leno Sassari
39 Densità e galleggiamento I liquidi tendono a stratificarsi a seconda della loro densità Rovesciando un bicchiere d acqua su un bicchiere d olio i due liquidi si scambiano LA SCIENZA IN PRIMA PERSONA LICEO FERMI 2010 LA SCIENZA IN PIAZZA SASSARI 2010
40 Densità, temperatura e galleggiamento Cosa si mostra: Se il bicchiere di sotto contiene acqua fredda i liquidi non si mischiano Se il bicchiere di sotto contiene calda i liquidi si mischiano Come si spiega: L acqua calda ha una densità minore dell acqua fredda e perciò tende a restare o a portarsi in superficie LA SCIENZA IN PRIMA PERSONA LICEO FERMI 2010 LA SCIENZA IN PIAZZA SASSARI 2010
41 Leggi di Pascal, Stevino, Archimede in un sol colpo L imbuto in acqua Cosa si osserva con un imbuto fissato sul tappo di un contenitore si vedono le bolle d aria che si portano in superficie le bolle diventano più grandi le bolle mantengono la stessa forma Come si spiega le bolle d aria che si portano in superficie principio di Archimede le bolle diventano più grandi legge di Stevino le bolle mantengono la stessa forma legge di Pascal Visto al Museo della Scienza di Barcellona 2010 LA SCIENZA IN PRIMA PERSONA LICEO FERMI 2010 LA SCIENZA IN PIAZZA SASSARI 2010
42 La pressione atmosferica Anche se non ci pensiamo quasi mai anche noi, come dei pesci nell acqua, siamo immersi in un fluido, l aria L aria esercita una pressione su di noi anche se normalmente non riusiamo ad avvertirla La pressione atmosferica agisce su di noi per tutta la nostra vita. Non la avvertiamo perché è compensata da una pressione uguale che l atmosfera esercita dall interno del nostro organismo verso l esterno.
43 L aria riempie tutti gli spazi si mette un imbuto in una bottiglia e si sigilla con nastro adesivo. Si riempie d acqua l imbuto; si osserva che l acqua non entra nella bottiglia se non si permette all aria di uscire LA SCIENZA IN PRIMA PERSONA LICEO FERMI 2010 LA SCIENZA IN PIAZZA SASSARI 2010
44 Gli emisferi di Magdeburgo
45 Usando una pompa da vuoto non è difficile ripetere l esperimento degli emisferi di Magdeburgo LA SCIENZA IN PRIMA PERSONA LICEO FERMI 2010 LA SCIENZA IN PIAZZA SASSARI 2010
46 La pressione atmosferica La pressione dell aria agisce in tutte le direzioni con la macchina da vuoto è facile vedere anche crepa vesciche Il guanto che si gonfia Senza con la macchina da vuoto è facile vedere anche la bottiglia bucata che non si svuota Il bicchiere che si rovescia e non si svuota La ventosa La maschera da sub
47 Ventosa per vetro Tappo sottovuoto Maschera sub
48 Crepavesciche sotto vuoto L esperimento di Alice
49 La spinta di Archimede nell aria Anche l aria è un fluido ed esercita una spinta di Archimede su tutti gli oggetti Si può vedere con la pompa da vuoto e la bilancia idrostatica LA SCIENZA IN PRIMA PERSONA LICEO FERMI 2010
50 L aria pesa? Uno spruzzatore viene riempito d aria; si può pesare prima e dopo Facendo entrare l aria in un palloncino si può vedere. LA SCIENZA IN PRIMA PERSONA LICEO FERMI 2010 LA SCIENZA IN PIAZZA SASSARI 2010
51 La pressione atmosferica e il meteo Come è fatto un barometro Misure di pressione atmosferica e relazione col tempo meteorologico Attività: si osserva la misura della pressione atmosferica con un barometro digitale
52 Il termometro di Galileo È basato sulle leggi del galleggiamento. La densità del liquido nel quale sono immerse le ampolline colorate cambia al variare della temperatura LA SCIENZA IN PIAZZA SASSARI 2009 LA SCIENZA IN PRIMA PERSONA LICEO FERMI 2010
53 La capillarità LA SCIENZA IN PRIMA PERSONA LICEO FERMI 2010 LA SCIENZA IN PIAZZA SASSARI 2010
54 Attività sperimentali 1. Fluidi comprimibili e incomprimibili 2. Misure di pressione con sensori digitali 3. La legge di Boyle 4. La legge di Pascal con siringa e palloncino 5. Il torchio idraulico 6. La ruspa idraulica 7. Legge di Stevino con bottiglie 8. I vasi comunicanti 9. Come si svuota un recipiente: legge esponenziale 10. Legge di Archimede 11. Legge di Archimede: galleggiamento 12. Legge di Archimede: la mongolfiera 13. Densità e galleggiamento: bicchieri acqua e olio 14. Densità, temperatura, galleggiamento: acqua calda e acqua fredda 15. Leggi di Pascal, Stevino e Archimede in un sol colpo 16. L aria riempie tutti gli spazi 17. La ventosa, la maschera da sub 18. Il bicchiere che non si svuota 19. La bottiglia bucata che non si svuota 20. Gli emisferi di Magdeburgo 21. Il crepa vesciche 22. Il crepa vesciche sotto vuoto 23. Il tappo per il vuoto 24. La bilancia idrostatica 25. L aria pesa? 26. Il termometro di Galileo 27. La capillarità
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