4. La pressione

4 La pressione Le orme che osservi nelle fotografie sono state lasciate dalla stessa persona che ha camminato sulla neve fresca prima con gli scarponi e poi ha usato gli sci. Le orme lasciate usando gli scarponi sono più profonde di quelle lasciate con gli sci: la forzapeso esercitata sulla neve è nei due casi la stessa, puoi dire però che nel primo caso la “pressione” esercitata nella neve è maggiore. Che cos’è la pressione? Da che cosa dipende? Procurati una vaschetta con della sabbia e due scarpe dello stesso numero, una da donna, con tacco alto e una con la suola piatta. Infila le mani nelle scarpe e appoggiale sulla sabbia premendo con entrambe le mani con la stessa forza (13 ). Togli le scarpe dalla sabbia e osserva le due orme (14 ). L’orma della scarpa con il tacco è formata da due pezzi distinti: quello lasciato dal tacco e quello lasciato dalla punta; l’orma della pantofola è intera e quindi più estesa dell’altra. Quando hai esercitato la tua forza per lasciare le orme, nella scarpa con il tacco il tuo peso si è concentrato su una superficie più piccola (tacco e punta), mentre nella pantofola il tuo peso si è distribuito su una superficie più estesa. Per questo motivo la pressione esercitata dalla scarpa con il tacco è maggiore rispetto all’altra e l’orma è più profonda. Si definisce pressione la forza che agisce perpendicolarmente sull’unità di superficie. p = F/S dove: p = pressione F = forza S = superficie Maggiore è la superficie, minore è la pressione esercitata dalla forza. Si può perciò affermare che pressione e superficie sono grandezze inversamente proporzionali. L’unità di misura della pressione, nel Sistema Internazionale, è il pascal (Pa), dal nome dello scienziato francese Blaise Pascal (1623-1662): 1Pa = 1N/1m2 Un pascal equivale alla forza di 1 newton esercitata sulla superficie di 1 metro quadrato. Analizza Quale orma è più profonda? Quale scarpa appoggia sulla sabbia con una superficie minore? La pressione di un mattone HAI CAPITO CHE... La pressione è la forza che agisce perpendicolarmente sull’unità di superficie. L’unità di misura è il pascal (Pa). Anche i liquidi e i gas, come i solidi, esercitano una pressione? I liquidi e i gas, cioè i fluidi, hanno un peso ed esercitano quindi una pressione, detta pressione idrostatica. Puoi vederne gli effetti su un palloncino pieno d’acqua legato con un elastico al rubinetto e opportunamente forato (15 ) e (16 ). Gli zampilli d’acqua escono dai fori in tutte le direzioni, ma sempre perpendicolarmente alle pareti del palloncino. Ciò accade perché l’acqua esercita la sua forza ugualmente in tutti i punti della superficie del recipiente che la contiene. Nell’acqua e in tutti i fluidi la pressione viene “distribuita” in tutti i punti del fluido in modo uniforme, in direzione perpendicolare alle pareti del recipiente. Questa proprietà è nota come principio di Pascal. Analizza Quale posizione assume lo zampillo rispetto alla superficie del palloncino? HAI CAPITO CHE... Nei fluidi la pressione è uniforme in tutti i punti del fluido, ed è perpendicolare alle pareti del recipiente. Da che cosa dipende la pressione idrostatica? Se ti immergi nell’acqua bassa del mare non rischi certo di essere schiacciato perché la pressione interna esercitata dai fluidi del tuo corpo controbilancia la pressione idrostatica. Sai però che chi fa immersioni in acque profonde non può immergersi oltre un certo limite perché il rischio di essere schiacciato dalla pressione idrostatica diventerebbe reale. L’acqua infatti è come se fosse suddivisa in strati sovrapposti. Lo strato più superficiale risente della pressione atmosferica e preme sullo strato successivo. L’ultimo strato, il più profondo, risentirà della somma delle pressioni degli strati sovrastanti. La pressione dell’acqua aumenta con la profondità perché è maggiore l’altezza della colonna di liquido sovrastante. Naturalmente, alla stessa profondità l’acqua preme ugualmente in tutte le direzioni. A parità di volume, i liquidi hanno peso diverso, perché diverso è il loro peso specifico. Una colonna di liquido di peso specifico minore di quello dell’acqua, come per esempio l’alcol e l’olio, esercita una pressione minore di quella esercitata da una colonna d’acqua della stessa altezza. La relazione esistente tra pressione, profondità e peso specifico è stata studiata da uno scienziato fiammingo, Simon Stevin che ha formulato una legge che può essere espressa nella seguente formula: p = ps · h dove: p = pressione ps = peso specifico del liquido h = altezza della colonna di liquido La legge di Stevino HAI CAPITO CHE... La pressione di un liquido dipende dalla profondità e dal peso specifico del liquido. >> VERSO LE COMPETENZE Spiega l’esperimento Osserva l’esperimento che dimostra che la pressione di un liquido dipende dalla profondità e dal peso specifico del liquido. Prova a spiegare perché. Osserva e rispondi Perché le pareti delle dighe sono più spesse verso il basso?
4 La pressione Le orme che osservi nelle fotografie sono state lasciate dalla stessa persona che ha camminato sulla neve fresca prima con gli scarponi e poi ha usato gli sci. Le orme lasciate usando gli scarponi sono più profonde di quelle lasciate con gli sci: la forzapeso esercitata sulla neve è nei due casi la stessa, puoi dire però che nel primo caso la “pressione” esercitata nella neve è maggiore. Che cos’è la pressione? Da che cosa dipende? Procurati una vaschetta con della sabbia e due scarpe dello stesso numero, una da donna, con tacco alto e una con la suola piatta. Infila le mani nelle scarpe e appoggiale sulla sabbia premendo con entrambe le mani con la stessa forza (13 ). Togli le scarpe dalla sabbia e osserva le due orme (14 ). L’orma della scarpa con il tacco è formata da due pezzi distinti: quello lasciato dal tacco e quello lasciato dalla punta; l’orma della pantofola è intera e quindi più estesa dell’altra. Quando hai esercitato la tua forza per lasciare le orme, nella scarpa con il tacco il tuo peso si è concentrato su una superficie più piccola (tacco e punta), mentre nella pantofola il tuo peso si è distribuito su una superficie più estesa. Per questo motivo la pressione esercitata dalla scarpa con il tacco è maggiore rispetto all’altra e l’orma è più profonda. Si definisce pressione la forza che agisce perpendicolarmente sull’unità di superficie. p = F/S dove: p = pressione F = forza S = superficie Maggiore è la superficie, minore è la pressione esercitata dalla forza. Si può perciò affermare che pressione e superficie sono grandezze inversamente proporzionali. L’unità di misura della pressione, nel Sistema Internazionale, è il pascal (Pa), dal nome dello scienziato francese Blaise Pascal (1623-1662): 1Pa = 1N/1m2 Un pascal equivale alla forza di 1 newton esercitata sulla superficie di 1 metro quadrato. Analizza Quale orma è più profonda? Quale scarpa appoggia sulla sabbia con una superficie minore? La pressione di un mattone HAI CAPITO CHE... La pressione è la forza che agisce perpendicolarmente sull’unità di superficie. L’unità di misura è il pascal (Pa). Anche i liquidi e i gas, come i solidi, esercitano una pressione? I liquidi e i gas, cioè i fluidi, hanno un peso ed esercitano quindi una pressione, detta pressione idrostatica. Puoi vederne gli effetti su un palloncino pieno d’acqua legato con un elastico al rubinetto e opportunamente forato (15 ) e (16 ). Gli zampilli d’acqua escono dai fori in tutte le direzioni, ma sempre perpendicolarmente alle pareti del palloncino. Ciò accade perché l’acqua esercita la sua forza ugualmente in tutti i punti della superficie del recipiente che la contiene. Nell’acqua e in tutti i fluidi la pressione viene “distribuita” in tutti i punti del fluido in modo uniforme, in direzione perpendicolare alle pareti del recipiente. Questa proprietà è nota come principio di Pascal. Analizza Quale posizione assume lo zampillo rispetto alla superficie del palloncino? HAI CAPITO CHE... Nei fluidi la pressione è uniforme in tutti i punti del fluido, ed è perpendicolare alle pareti del recipiente. Da che cosa dipende la pressione idrostatica? Se ti immergi nell’acqua bassa del mare non rischi certo di essere schiacciato perché la pressione interna esercitata dai fluidi del tuo corpo controbilancia la pressione idrostatica. Sai però che chi fa immersioni in acque profonde non può immergersi oltre un certo limite perché il rischio di essere schiacciato dalla pressione idrostatica diventerebbe reale. L’acqua infatti è come se fosse suddivisa in strati sovrapposti. Lo strato più superficiale risente della pressione atmosferica e preme sullo strato successivo. L’ultimo strato, il più profondo, risentirà della somma delle pressioni degli strati sovrastanti. La pressione dell’acqua aumenta con la profondità perché è maggiore l’altezza della colonna di liquido sovrastante. Naturalmente, alla stessa profondità l’acqua preme ugualmente in tutte le direzioni. A parità di volume, i liquidi hanno peso diverso, perché diverso è il loro peso specifico. Una colonna di liquido di peso specifico minore di quello dell’acqua, come per esempio l’alcol e l’olio, esercita una pressione minore di quella esercitata da una colonna d’acqua della stessa altezza.  La relazione esistente tra pressione, profondità e peso specifico è stata studiata da uno scienziato fiammingo, Simon Stevin che ha formulato una legge che può essere espressa nella seguente formula: p = ps · h dove: p = pressione ps = peso specifico del liquido h = altezza della colonna di liquido La legge di Stevino HAI CAPITO CHE... La pressione di un liquido dipende dalla profondità e dal peso specifico del liquido. >> VERSO LE COMPETENZE Spiega l’esperimento Osserva l’esperimento che dimostra che la pressione di un liquido dipende dalla profondità e dal peso specifico del liquido. Prova a spiegare perché. Osserva e rispondi Perché le pareti delle dighe sono più spesse verso il basso?