F > mg Il cubo galleggia

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1 LA LEGGE DI ARCHIMEDE Un corpo immerso in un liquido riceve una spinta dal basso verso l'alto pari al peso del liquido spostato Cubo di legno di pioppo V = 1 dm³ mg = 5N (forza peso) Legge di Archimede: se il cubo venisse totalmente immerso nel liquido spinta dal basso F = 10 N circa (1 dm³ di acqua pesa un chilogrammo, quindi circa 10 N ) Archimede ( a.c.) F > mg Il cubo galleggia Il cubo si posiziona a metà del pelo dell'acqua (in questa posizione, solo 0,5 dm³ di legno sono immersi per cui ricevono una spinta pari a metà della precedente, ovvero 5 N, che "neutralizza" la forza peso) 1

2 Cubo di ferro V = 1 dm³ mg = 78 N (forza peso) spinta di Archimede F = 10 N F < mg il cubo affonda Applicazione Attraverso il principio di Archimede possiamo determinare volume e densità di corpi irregolari attraverso la bilancia idrostatica 1. Peso in aria P 1 2. Immersione in liquido con densità nota ρ 3. Peso nel fluido P 2 P 1 = P 2 + spinta differenza tra peso del corpo nell'aria e nell'acqua (valori misurati) è pari alla spinta ρ V g ρ e g note ricavo volume V e da questo, se conosciamo il valore della massa m del corpo, la densità del corpo m / V 2

3 GALLEGGIAMENTO 1. P > F A : il corpo affonda; 2. P = F A : il corpo è in equilibrio in ogni posizione; 3. P < F A : il corpo galleggia. Esempio: l iceberg Densità ghiaccio ρ g = 0,92 g/cm³, Densità acqua di mare ρ a = 1,03 g/cm³ Peso dell'iceberg P 1 = ρ g V 1 g Peso del volume V 2 di acqua spostata P 2 = ρ a V 2 g (forza di spinta) Essendo l iceberg in equilibrio: P 1 = P 2 ρ g V 1 g = ρ a V 2 g V 2 /V 1 = ρ g / ρ a = 89 % Il volume V 2 di acqua spostata corrisponde al volume della parte immersa emerge solo l'11% dell'iceberg! 3

4 Condizione di galleggiamento La densità media del corpo deve essere minore rispetto a quella del liquido Una nave di ferro galleggia poiché gran parte del suo interno (stiva, cabine, sala macchine) non è piena di ferro ma di aria che ha una massa molto ridotta I sottomarini sono in grado sia di galleggiare che di navigare sott acqua. Per cambiare profondità modificano il loro peso facendo affluire o defluire l acqua di mare in alcune camere a tenuta stagna. Per l emersione questi cassoni vengono svuotati, per l immersione riempiti. Il barattolo rappresenta un sommergibile; introduciamolo in una bacinella piena di acqua, l acqua penetra nel barattolo (sommergibile) attraverso il tubicino corto, lo riempie e lo manda a fondo (fase d immersione del sommergibile). Colleghiamo l altro tubicino con una pompa da bicicletta e gonfiamo il palloncino. L aria che lo gonfia farà uscire l acqua dal tubicino corto e farà venire a galla il barattolo (fase di emersione del sommergibile). 4

5 LA PRESSIONE ATMOSFERICA Vuoto L'aria forma attorno alla Terra uno strato gassoso chiamato atmosfera, spesso qualche centinaio di chilometri. L aria è attirata verso il basso dal proprio peso esercita sulla superficie terrestre una certa pressione Aumento quota rispetto il livello del mare Diminuisce lo spessore di atmosfera sovrastante Diminuisce la densità dell aria Emisferi di Magdeburgo" Otto von Guericke (1657) 5

6 Misura della pressione atmosferica Barometro di Torricelli Lungo tubo di vetro riempito di mercurio e immerso con l'estremità aperta in una bacinella piena anch'essa di mercurio h = cm Evangelista Torricelli ( ) P atm = pressione esercitata da una colonna di mercurio di altezza 76.0 cm (al livello del mare e in condizioni atmosferiche normali) P atm = ρ g h = kg/m m/s m = N/m 2 = Pa Forza esercitata su 1 cm 2 dalla pressione atmosferica F = p S = Pa 10-4 m 2 = 10.1 N m = F/g = 10.1 N / (9.8 m/s 2 ) = 1.03 Kg 6

7 Le variazioni della pressione sono alla base di tutti i fenomeni meteorologici Carta barometrica Isobare: : linee che congiungono tutti i punti in cui si ha la stessa pressione atmosferica Zone di alta (A o H) e bassa pressione (B o H) In un anticiclone i valori di pressione aumentano dalla periferia verso il centro, dove si trova il massimo, mentre in una depressione avviene il contrario -Intensità e direzione del vento forza tanto maggiore quanto più le isobare sono ravvicinate; moto segue pressoché l'andamento delle isobare, lasciando, nel nostro emisfero, a sinistra istra le basse pressioni - Previsioni Ad una depressione, generalmente, è associata una nuvolosità più estesa e compatta. Alle alte pressioni si può solitamente associare un tempo stabile e e, talvolta formazione di nebbie. I valori di pressione sono riportati in due cifre: per leggerli in ettopascal (hpa)) da 00 in su si deve anteporre un 10, da 96 in giù un 9 (ad esempio 16 equivale a 1016 hpa). 7

8 LA PRESSIONE SANGUIGNA Pompa Manometro Fonend oscopio Manicotto La pressione del sangue è la forza idrostatica che il sangue esercita sulle pareti dei vasi Sfigmomanometro: misura la pressione sanguigna in termini di altezza della colonnina di mercurio (in millimeters) Valore sistolico: : pressione massima ottenuta nell'arteria per effetto del battito cardiaco (120 mm) Valore diastolico: : pressione presente nelle arterie tra due battiti cardiaci (80 mm) Soluzione di Glucosio Esiste un altezza minima che permette alla soluzione di entrare in vena 8