Appunti di fisica classica e moderna

Misurare la pressione con il tubo a U

Punto A e B sono alla stessa quota quindi hanno la stessa pressione PA=PBCome si fa a misurare la pressione?M a aTramite i manometri—>Tubo a U di vetro parzialmente riempito con un liquido, entrambe le estremità del tubo sonoaperte all’aria.Tubo pieno di mercurio in questo caso.Ad un estremo del tubo viene collegato un contenitorecontenente gas.U ab a U E a ba a d bc a .d . Se c una differenza di pressione tra il gas e l aria esterna, verresercitata sul fluido nel tubo ad U una forza che modificher laCollego a questo tubo un palloncino, se voglio misurare la pressione con la quale un gas vienecondizione di equilibrio del fluido nel tubo.prodotto all’interno di una certa reazione raccolgo i gas dentro a un contenitore e lo collego alloFISICA R a Bstrumento. Succede che se collego il tubo al palloncino, il gas contenuto nel palloncino siFISICA Rossella Brunettiespande e crea una variazione tra la pressione

esercitata nella porzione libera dal mercurio deltubo di vetro e l'altra porzione. Se c'è una differenza di pressione tra il gas e l'aria esterna vieneesercitato sul fluido nel tubo ad U una forza che modificherà la condizione di equilibrio del fluido.

PRIMA IMMAGINE—> A e A' alla stessa altezza, possiedono quindi la stessa pressione poiché su entrambi i tubi grava la stessa quantità di aria.

SECONDA IMMAGINE—> se però collego a un tubo un gas che possiede una pressione interna (all'interno del contenitore) maggiore della pressione atmosferica viene esercitata sull'estremità libera del mercurio, nel tubo a sinistra, una forza che spinge il mercurio verso l'alto, e il mercurio di conseguenza si alza nell'altra porzione del tubo.

Si crea quindi una differenza di quota tra l'estremità libera del mercurio nel tubo a sinistra e l'estremità libera del mercurio nel

tubo a destra. Questa differenza tra le due estremità nella figuraè pari a d.

Le pressioni nel punto B e C sono legate tra di loro dalla legge di stevino essendo i due punti adistanza d l’uno dall’altro.

Nel punto C—> PC= pressione atmosferica

Nel punto B—> PB= Pgas (è in quel punto proprio a causa dell’aumento di pressione causato dalgas). PB= PC +ro (densità) d (distanza tra i due punti) g

Misurando l’altezza della colonnina che divide il punto B dal punto C ho la misura della pressionedel gas. P PDa a a: A C: c atmP PP Pa: A C:A c e: B B'c atmP PA c e: B B'La e e e B a e e de a .P P P dB B ' CP P P P dB C B atme e e B a e e de a .P dga geP P P dB B ' CFISICA R e a B eBarometro di torricelli—> basato anche questo strumento sulla legge di stevino.Tubo di vetro chiuso ad un estremo e aperto all’altro e lo riempiamo di mercurio.P P P P dLo capovolgiamo tenendolo tappato e lo immergiamo

In una vaschetta che contiene mercurio, senza far entrare l'aria.

Nel tubo dall'estremità chiuso il mercurio scende e si porta ad una certa altezza rispetto alla superficie della vaschetta e da li non si muove più.

P_dd -> distanza tra la superficie del liquido all'interno del tubo e la superficie libera della vaschetta.

Sulla superficie libera della vaschetta preme la pressione atmosferica, mentre nel tubo conga gemercurio non c'è aria, quando il mercurio scende li in alto rimane il vuoto (assenza di materia) non c'è quindi pressione.

FISICA R e a B e Il barometro

L'aria preme sulla superficie libera del mercurio imponendo al PA= P1 (è quella pressione dove c'è scritto vacuum) + dgd (d altezza colonna)mercurio di salire lungo il tubo chiuso e capovolto.

PA=PB (sono alla stessa altezza)

PB= P atmosferica, sulla superficie libera del mercurio c'è la pressione atmosferica "pressione"

barometrica". L'altezza d della colonna è chiamata "pressione barometrica". Il mercurio si usa perché se la pressione che vogliamo misurare è uguale a dgh. FISICA Rossella Brunetti Densità mercurio = 13600 kg/m^2 Densità acqua = 1000 kg/m^2 Se usiamo un liquido con densità minore, l'altezza della colonnina è maggiore, quindi dovremo costruire dei tubi ad altezza maggiore se vogliamo usare l'acqua. Mercurio, elemento liquido che ha maggiore densità, consente di costruire tubi di vetro di altezza ragionevoli. Con il mercurio si usano manometri piccoli. Continuo fluidi... Barometro -> la pressione nel punto A = P1 (che è 0 perché c'è il vuoto) x dgh (densità del mercurio che c'è nel tubo). Liquido con densità più piccola -> altezza della colonnina più grande (il prodotto della densità per l'altezza della colonnina è costante).

coloninnina deve essere costante).

VIDEO

Spazio lasciato libero dalla discesa del mercurio—> vuoto

Esercizio U a f eb c i i i a e a (IV) ie e c ega a a a e a di a ie e. Lae i e de a g e e a e eccede a e i e a fe ica di 12di Hg. Q a a i i aa e a a a e a a c i i de e e e e aacca c e e e a i e affi ch i f id e e i e a e a?

A e e che a de i de a i e ia a e a de a g e.

P e i e de a g e

P ghga ge Hg 1e a e a Pa Ah 121 h2P ghP -P =IV: ga ge b d 2B a B= ga g e 2Calcoliamo l alte a a cui le due pressioni diventanoP gh ghFISICA R e a B e i 2ga ge Hg 1 b d 2uguali: SghHg 1h2 gb dsangue 2 Hg 1 313,600 kg/Hg h 12( ) 1 31060 kg/2 Hg \ sangue 1b d154La sacca deve essere ad una alte a superiore affinchil fluido penetri nella vena.

FISICA Rossella Brunetti∆P= densità del mercurio x g x h1 (pressione esercitata dal fluido sulla vena)∆P= densità del sangue x g x h2 (pressione misurata all’interno della vena, pressione esercitatadal sangue sul fluido)P2-P1= roxgxh (h distanza

tra i punti 1 e 2)
Le due pressioni dipendono da due densità diverse e possiedono due altezze diverse.
Devo vedere dove le due pressioni sono uguali.
Alzo la boccia fino a quando il liquido non riesce a scendere quindi mi sono portata al punto di equilibrio.
Pressione della vena = pressione esterna (i due liquidi non si muovono, condizione di equilibrio tra due forze di pressione).
La pressione atmosferica deve essere maggiore affinché il liquido entri nella vena e il sangue non esca.
Differenza Pvena - Patmosferico = valore che il testo dell'esercizio da per la pressione del sangue.
Pressione esercitata dal sangue a un'altezza h2
Psangue = Patmosferica + 12 mm/Hg
Psangue - Patmosferica = 12 mm/Hg
∆P (in pascal) = 12 mm x 10^-3 x densità del mercurio x g
A quale altezza h2 la pressione sanguinea uguaglia il valore della misura sopra?
A 154 mm dalla vena la pressione è uguale alla pressione sanguinea.
Più aumento l'altezza della sacca, maggiore è la

pressione esercitata dal fluido

FORZA DI ARCHIMEDE

Un fluido esercita una forza (sempre diretta verso l'alto, dal fondo del liquido sulla superficie) su un oggetto immerso e uguale al peso del volume di fluido spostato dall'oggetto.

Il fluido spostato da un liquido ha un certo volume. Forza peso = peso del volume del fluido spostato.

Se un corpo è completamente immerso nel fluido, il volume del fluido spostato sarà uguale al volume del corpo.

Se un corpo è parzialmente immerso nel fluido, il volume del fluido spostato sarà pari alla porzione del corpo immersa nel fluido.

La forza di Archimede è direttamente proporzionale alla densità del fluido quindi: quanto più un fluido ha grande densità, tanto maggiore sarà la forza che il fluido esercita sul corpo.

Acqua salata maggiore densità —> se è maggiore la densità dell'acqua salata maggiore sarà la forza di Archimede esercitata. (in acqua)

di mare si galleggia meglio che in acqua dolce)Scoperto in seguito alla risoluzione di un problema pratico.Attraverso la misura del liquido spostato si può risalire alla densità del corpo.La spinta di Archimede nasce dal fatto che quando un corpo è immerso nel fluido, la parte più profonda del corpo subisce una forza maggiore della parte più in superficie.Pressione e forza di pressione sono legate tra di loroLa forza F1 esercitata dal liquido sovrastante il corpo = P ALa forza F2 esercitata dal liquido sottostante il corpo = P AF2>F1W= forza peso del corpo, a questa forza si sommano le due forze di pressioneSappiamo che F2>F1Principio di ArchimedeSe il corpo è in equilibrio la somma vettoriale delle forze deve dare 0.Fb( buoyancy=galleggiamento)= F2-F1Il corpo è in equilibrio quando la forza di galleggiamento diretta verso l'alto è uguale ed opposta alla forza peso diretta verso il basso.Il d l della f a :F1 F F

FB 2 1P A P Adi corpo 2 1P P Aogge o 2 1n fl ido. P Pa: 2 1F AF Q i di: B2e ll ogge o do a al fl ido ( pin a did= distanza tra i due punti.: FISICA R ella B e i(P2-P1)A= F2-F1F F FB 2 1e e F F2 1Ro g d A= ro(fluido) g V —————> ro g = mfluido[A d = V] CHE E’ IL PESO DEL VOLUME DI FLUIDO CHEFb= m (fluido spostato) g (forza peso) (FORZAIL CORPO HA SPOSTATO NELLA SUA IMMERSIONE).Il principio di archimede è una diretta applicazione della legge di stevino.Il peso del volume del liquido spostato= spinta di archimedeLa forza di Archimede dipende dalla densità del fluido in cui il corpo è immerso (quindi in base alfluido in cui è immerso avrò una spinta di archimede diversa), se ho un fluido meno denso, laspinta di Archimede sarà più piccola e viceversa.Spinta di archimede in acqua= 1000volte la spinta di archimede in ariaEquilibrio—> contrapposizione della forza peso e della forza di ArchimedeW=

n acqua grazie alla loro capacità di regolare la loro densità corporea. Quando un pesce vuole salire, aumenta la sua densità corporea per diventare più pesante del fluido circostante. Al contrario, quando un pesce vuole scendere, diminuisce la sua densità corporea per diventare più leggero del fluido circostante. Questo meccanismo consente ai pesci di rimanere sospesi a diverse profondità nell'acqua senza dover costantemente nuotare.