Fluidi in equilibrio - Dipartimento di Fisica

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Fluidi in equilibrio - Dipartimento di Fisica

UNIVERSITA’DEGLI STUDI DI UDINE ­ MASTER IN DIDATTICA

DELLE SCIENZE

LUIDI IN EQUILIBRIO


COMPRESSIBILITA’

ESOTERMA NEI

LIQUIDI

COMPRIMIBILITA’

Se è dentro un

contenitore

VARIO LA P

DI UN FLUIDO

VARIA IL SUO

VOLUME

non ha V proprio

Se è libero

PROPRIETA’ DI

UN FLUIDO

LEGATA AL

SUO VOLUME

SCORRE

non ha forma propria

Cambia lo stato

fisico

LEGGE DI BOYLE

NEI GAS

LIQUIDI

GAS

come

SOLIDI

FORZA

DISTRIBUITA

SULLA

SUPERFICIE

come

CONCETTO DI PRESSIONE

IN UN FLUIDO

LA SPINTA

DI ARCHIMEDE

NELL’

OGGETTO

materiale

massa

volume

forma

come

IL TORCHIO IDRAULICO

Come viene

trasmessa

PROPRIETA’

DI STATO

DEL SISTEMA

IL GALLEGGIAMENTO

variabili da osservare

come varia

con la

profondi

COMMEDIA IDROSTATICA

NEL

LIQUIDO

CONCETTO

DI DENSITA’ Tipo

di liquido

IL DENSIMETRO

PRINCIPIO

DI PASCAL

IL MANOMETRO

LEGGE

DI STEVINO


UNIVERSITA’DEGLI STUDI DI UDINE

MASTER IN DIDATTICA DELLE SCIENZE – I FLUIDI IN EQUILIBRIO

Impostazione teorica del percorso: La fisica dei fluidi

processi e stati di equilibrio

concetto di pressione:

radice interpretativa di riferimento per tutta la fenomenologia dei fluidi

proprietà di stato

grandezza scalare definita dal rapporto tra la forza e la superficie

proprietà le cui variazioni determinano variazioni di volume (leggi di

compressibilità)

compressione e compressibilità

piano mesoscopico collocato in un continuum tra micro­ e macro­

il galleggiamento: interazione tra il fluido e un altro sistema

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


UNIVERSITA’DEGLI STUDI DI UDINE

MASTER IN DIDATTICA DELLE SCIENZE – I FLUIDI IN EQUILIBRIO

Università di Pavia

mesoscopico

a dischi rigidi

bidimensionale

I modelli interpretativi proposti

mesoscopico

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA

Università di Parigi 7

a palle di gommapiuma

deformabili (considerata una

minima compressibilità)

tridimensionale (considerata la

forza peso)


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MASTER IN DIDATTICA DELLE SCIENZE – I FLUIDI IN EQUILIBRIO

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


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MASTER IN DIDATTICA DELLE SCIENZE – I FLUIDI IN EQUILIBRIO

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


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MASTER IN DIDATTICA DELLE SCIENZE – I FLUIDI IN EQUILIBRIO

1° OBIETTIVO: Riconoscere le proprietà distintive di solidi, liquidi e gas

1.a) definire in modo operativo la grandezza massa

1.b) riconoscere la grandezza volume

1.c) discriminare correttamente solidi, liquidi e gas

Esperimenti

1. La scatola dei solidi

2. La scatola dei liquidi

3. La scatola dei gas

4. La scatola a fumo

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


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MASTER IN DIDATTICA DELLE SCIENZE – I FLUIDI IN EQUILIBRIO

1.d) comprendere il concetto di comprimibilità e

incomprimibilità

Esperimenti

5. Vedere l’aria

19. Il piano sorretto dalle guide

6. Il palloncino d’aria e il palloncino d’acqua

7. La siringa d’aria e la siringa d’acqua

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


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MASTER IN DIDATTICA DELLE SCIENZE – I FLUIDI IN EQUILIBRIO

2° OBIETTIVO: capire quali sono gli elementi alla base delle principali

leggi nei fluidi, attraverso il concetto di pressione e attraverso l’utilizzo del

modello mesoscopico

Saper riconoscere:

2.a) la pressione come una proprietà di stato, che può essere variata e che

riguarda tutti i tipi di fluidi

2.b) la compressione di un fluido come un aumento di pressione nello stesso

2.c) la correlazione esistente tra forza e superficie quando la pressione è la

stessa

2.d) la condizione di deformazione delle palline come indicativa dello stato di

pressione delle palline stesse

Saper utilizzare:

2.e) il modello mesoscopico a palle deformabili e a palle rigide per

l’interpretazione dei processi di trasmissione della pressione

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


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MASTER IN DIDATTICA DELLE SCIENZE – I FLUIDI IN EQUILIBRIO

Esperimenti sul concetto di pressione e sul modello

8. la bottiglia orizzontale con i fori alla stessa altezza

9. il modello mesoscopico

10. la siringa piena d’acqua con una bolla d’aria

11. il modello:la siringa piena d’acqua con una bolla d’aria

12. la bottiglia tappata e verticale con i fori alla stessa altezza

13. il modello: il cilindro orizzontale

14. il modello: la scatola con i pistoni e la trasmissione della pressione

15. il modello a sfere rigide e la trasmissione della pressione

16. la mano nel sacchetto

17. il righello sotto la carta

18. le due siringhe di sezione diversa

19. il modello: il piano sorretto dalle guide

20. il torchio idraulico

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


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MASTER IN DIDATTICA DELLE SCIENZE – I FLUIDI IN EQUILIBRIO

Esperimenti sulla legge di Stevino

21. la bottiglia coi fori ad altezze diverse

22. la bottiglia col foro sotto

23. il modello: le palle nel cilindro verticale

24. il modello: tre colonne di palle nel cilindro verticale

25. il palloncino aperto dentro alla bottiglia

26. il manometro

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


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MASTER IN DIDATTICA DELLE SCIENZE – I FLUIDI IN EQUILIBRIO

3° OBIETTIVO: costruire il concetto di densità anche attraverso il suo ruolo

interpretativo e applicativo per il galleggiamento

3.a) riconoscere la relazione tra le variabili massa e volume nel

galleggiamento

3.b) utilizzare il concetto di densità per interpretare le diverse situazioni

proposte

Esperimenti sulla spinta di Archimede e sul galleggiamento

28. la spinta di Archimede

29. galleggiamento di solidi in liquidi

30. la commedia idrostatica

27. il diavoletto di Cartesio

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


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MASTER IN DIDATTICA DELLE SCIENZE – I FLUIDI IN EQUILIBRIO

Esperimenti sul concetto di densità

31. galleggiamento di liquidi in liquidi

32. il densimetro

33. il modello: il galleggiamento

34. misura del volume di solidi

35. il modello: la densità e la pressione

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


LA SCATOLA DEI SOLIDI: MASSA, VOLUME, FORMA,

DEFORMAZIONI

Una scatola piena di oggetti solidi diversi e uguali per: forma, materiale, volume

e massa. All’interno si trovano: solidi che si deformano cambiando forma e

volume per pochi istanti e solidi che impiegano molto tempo per ritornare nello

stato di equilibrio iniziale; solidi che non si deformano affatto e solidi che si

frantumano alle sollecitazioni esterne. Un solido è tale se ha volume e forma

propria. Esso, infatti, non è soggetto a deformazioni volumetriche, tuttavia, in

alcuni casi, si possono vedere deformazioni che interessano la forma dello

stesso.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


LA SCATOLA DEI LIQUIDI

Una scatola piena di liquidi: tutti scorrono anche se a diverse velocità, tutti

si distribuiscono su un piano formando uno strato sottile, tutti prendono la

forma del contenitore nel quale vengono rovesciati e mantengono il loro

volume. Uno di essi sembra solido ma se lasciato su un piano dopo un po’

si allarga su di esso non conservando la forma. Un liquido è tale perché

scorre e, pur mantenendo il suo volume, non ha forma propria.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


LA SCATOLA DEI GAS

Una scatola apparentemente vuota, ma al suo interno c’è l’aria: un miscuglio di gas.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


LA SCATOLA A FUMO

Un bastoncino d’incenso dentro a una scatola trasparente continua a

consumarsi; sia la forma sia il del fumo restano uguali a quelli della

scatola. Un gas ha volume e forma del recipiente.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


VEDERE L'ARIA

L’acqua in un bicchiere capovolto dentro a un acquario pieno d’acqua non

scende per l’equilibrio tra la pressione alla sua imboccatura e quella

esercitata dall'acqua intorno, poco maggiore alla pressione atmosferica.

Soffio nel bicchiere dell'aria con una cannuccia e vedo che l'aria si fa posto

nel bicchiere, entra ed occupa un certo volume prima occupato dall'acqua,

che scende dal bicchiere nell’acquario.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


LA COMPRESSIONE DEI FLUIDI: IL

PALLONCINO D'ARIA E IL PALLONCINO

D'ACQUA

Una compressione esercitata su un palloncino pieno d’aria e su

un palloncino pieno d’acqua fa aumentare il loro stato di

pressione; visibilmente l’effetto di questo aumento si vede solo

nel palloncino pieno d’aria attraverso la diminuzione del suo

volume. Lo stato di compressione del palloncino pieno d’acqua

si osserva attraverso la diversa intensità di uno zampillo che

fuoriesce da un foro effettuato sul medesimo prima di riempirlo;

lo zampillo è direttamente proporzionale alla compressione.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


LA SIRINGA D'ARIA E LA SIRINGA D'ACQUA

Una compressione sul pistone di una siringa piena d’aria il cui

ugello è tenuto sigillato con un dito ha come effetto una

diminuzione di volume dell’aria; la stessa compressione

sull’acqua in una identica siringa non ha alcun effetto visibile sul

volume della medesima. L’aria è comprimibile mentre l’acqua ha

una bassissima comprimibilità.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


LA BOTTIGLIA ORIZZONTALE CON I FORI ALLA

STESSA ALTEZZA

A una bottiglia di plastica sono stati praticati dei fori ad altezze diverse; se

si riempie la bottiglia di acqua e la si pone tappata orizzontalmente su un

sottovaso, la fila di fori risulta alla stessa altezza. Applicando una

compressione subito sotto al tappo della bottiglia dai fori fuoriescono

zampilli di pari intensità. L’aumento di pressione viene quindi trasmesso

con la stessa intensità da un punto in tutto il fluido.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


IL MODELLO MESOSCOPICO

Tre acquari pieni rispettivamente di: acqua, gavettoni pieni d’acqua e

palle di gommapiuma rappresentano i passaggi graduali per

comprendere la modellizzazione mesoscopica di un liquido e

rispettivamente mostrano: il liquido reale, il liquido diviso in porzioni,

un modello di liquido; in quest’ultimo le palle di gommapiuma sono

porzioni macroscopiche di liquido, come i gavettoni.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


IL MODELLO: IL CILINDRO ORIZZONTALE ­ LA SIRINGA PIENA D’ACQUA CON

LA BOLLA D’ARIA

Comprimendo una palla di gommapiuma in un cilindro disposto orizzontalmente la

compressione viene trasmessa allo stesso modo in tutte le altre palle; la variazione

dello stato di deformazione delle palle rappresenta la variazione di pressione nelle

porzioni di un fluido. Poiché la deformazione è la stessa per tutte le palle allora una

variazione di pressione in una porzione di un fluido si trasmetta alle altre in egual

modo. Nel caso in cui siano presenti due fluidi distinti come nel caso di una siringa

piena d’acqua con una bolla d’aria dentro di essa, modellizzata dalle palle di

gommapiuma e da un palloncino pieno d’aria, si osserva che la compressione in

una porzione di un fluido viene trasmessa alle porzioni di entrambi i fluidi.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


IL MODELLO: LA SCATOLA CON I PISTONI E LA

TRASMISSIONE DELLA PRESSIONE

Comprimendo con un pistone una fila di palle di gommapiuma in una

scatola trasparente, si osserva come la trasmissione della pressione

tra tutte le porzioni di un fluido avvenga in tutte le direzioni dello

spazio.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


IL MODELLO A SFERE RIGIDE E LA TRASMISSIONE

DELLA PRESSIONE

Delle palline rigide in una scatola di legno con una finestra laterale coperta

modellizzano un fluido in una scatola. Esercitando una pressione con un

pistone le palline adiacenti al pistone trasmettono la compressione alle

altre palline in tutte le direzioni dello spazio tanto da far aprire la finestra

della scatola per fuoriuscire da essa.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


LA SIRINGA PIENA D'ACQUA CON UNA BOLLA D'ARIA

Con un dito si sigilla l’ugello di una siringa piena d’acqua con una bolla

d’aria; con l’altra mano si comprime il pistone della siringa e si osserva che la

bolla d’aria si comprime in tutte le direzioni e il suo volume diminuisce.

L’aumento di pressione in una porzione di un fluido viene trasmesso in tutte

le porzioni del fluido anche in presenza di due fluidi diversi come l’aria e

l’acqua.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


LA BOTTIGLIA TAPPATA E VERTICALE CON I FORI

ALLA STESSA ALTEZZA

A una bottiglia di plastica è stata praticata una corona di fori alla stessa

altezza; si riempie la bottiglia di acqua per ¾ e la si pone tappata

verticalmente su un sottovaso. Applicando una compressione subito sotto

al tappo della bottiglia dai fori fuoriescono zampilli di acqua. La

compressione dell’aria nella bottiglia viene quindi trasmessa all’acqua.

Poiché gli zampilli sono di pari intensità la pressione alla stessa altezza in

un fluido è la stessa.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


LA PRESSIONE IDROSTATICA: LA MANO NEL

SACCHETTO

Ponendo una mano chiusa in un sacchetto di plastica in un acquario colmo di

acqua si avverte come la pressione dell’acqua comprime il sacchetto sulla

mano. La pressione idrostatica agisce in tutte le direzioni e con una intensità

diversa a seconda della profondità della mano nell’acqua.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


LA PRESSIONE ATMOSFERICA: IL RIGHELLO

SOTTO LA CARTA

La pressione dell’aria sulla superficie di un foglio appoggiato

sopra i ¾ di un righello è talmente forte tanto che non si riesce a

sollevare il foglio dando un colpo rapido sul righello. Il

movimento rapido della mano crea per un istante una

depressione sotto il foglio; la differenza di pressione così

provocata obbliga il foglio a non sollevarsi.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


LE DUE SIRINGHE DI SEZIONE DIVERSA

Due siringhe di sezione diversa e piene d’aria sono collocate in un sostegno

che ne tappa l’ugello. Applicando uno stesso peso sul pistone di ciascuna si

osserva un diverso abbassamento dello stesso; la compressione dell’aria

nelle siringhe è inversamente proporzionale alla sezione delle stesse in

ragione della formula P=F/S.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


IL MODELLO: IL PIANO SORRETTO DALLE GUIDE

Applicando uno stesso peso prima sulla superficie di una palla di

gommapiuma e poi sulla superficie generata da 8 palle adiacenti si osserva

una diversa compressione che è inversamente proporzionale alla superficie di

applicazione della forza. Una forza di pressione viene distribuita su tutte le

porzioni di fluido in ragione della formula P=F/S.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


IL TORCHIO IDRAULICO

Il sistema è costituito da una borsa dell’acqua calda collegata a una siringa

piena d’acqua. Sulla superficie della borsa è appoggiato un mattone.

Comprimendo il pistone della siringa l’acqua defluisce nella borsa e il

mattone viene sollevato. Una piccola forza su una piccola superficie genera

un aumento di pressione che viene trasmesso a tutto il fluido (principio di

Pascal). In ragione di questo aumento sulla superficie maggiore (superficie di

appoggio del mattone) si genera una forza maggiore a quella applicata sul

pistone. Il rapporto tra la forza iniziale sulla sezione del pistone e la forza

generata sulla superficie della borsa dell’acqua calda è costante in ragione

della formula P=F/S.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


LA BOTTIGLIA COI FORI AD ALTEZZE DIVERSE

A una bottiglia di plastica sono stati praticati dei fori ad altezze diverse; se si

riempie la bottiglia di acqua e la si pone verticalmente su un sottovaso dai

fori fuoriescono zampilli di diversa intensità. L’intensità dello zampillo è

direttamente proporzionale alla profondità del foro sulla bottiglia. La

pressione dell’acqua ad una profondità maggiore risulta maggiore; essa

cresce proporzionalmente in base all’altezza del liquido sovrastante.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


LA BOTTIGLIA COL FORO SOTTO

Una bottiglia con un foro alla base viene spinta verticalmente in un acquario

pieno d’acqua. Si osserva una fontanella di intensità maggiore tanto maggiore

è la profondidi immersione della bottiglia. La pressione dell’acqua ad una

profondità maggiore risulta maggiore; essa cresce proporzionalmente in base

all’altezza del liquido sovrastante.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


IL MODELLO: LE PALLE NEL CILINDRO VERTICALE

Un cilindro contenente delle palle deformabili è disposto verticalmente su

un tavolo. Le palle si comprimono in modo diverso: la palla più in basso

risulta essere quella più compressa e man mano che si sale la

compressione diminuisce proporzionalmente. La deformazione delle palle e

quindi la pressione del fluido cresce proporzionalmente in base all’altezza

del liquido sovrastante.

IL MODELLO: TRE COLONNE DI PALLE NEL

CILINDRO VERTICALE

In un cilindro sono collocate tre pile di palle deformabili. La compressione

delle palle è inversamente proporzionale alla quota a cui si trovano. La

deformazione delle palle e quindi la pressione del fluido cresce

proporzionalmente in base all’altezza del liquido sovrastante ma non

dipende dalla larghezza del recipiente nel quale esso è collocato.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


IL PALLONCINO APERTO DENTRO LA BOTTIGLIA

Un palloncino aperto è collocato dentro a una bottiglia e fissato al suo

collo. Se si aspira l’aria contenuta nella bottiglia attraverso un tubo

collegato ad un foro laterale praticato sulla stessa, la differenza di

pressione tra l’esterno e l’interno della bottiglia fa gonfiare il palloncino

dentro ad essa.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


IL MANOMETRO

Si immerge l’imbuto dentro alla brocca e si osserva che il liquido nel tubo a U

risale dalla parte a diretto contatto con l’aria esterna. L’aumento di pressione

ad una maggiore profondità (legge di Stevino) nella brocca piena d’acqua

viene trasmesso all’aria presente nel tubicino collegato all’imbuto e

successivamente al liquido presente nel tubo a U. La differenza di pressione

così prodotta mette in moto il liquido facendolo risalire nel tubo a U fino a

raggiungere una nuova posizione di equilibrio.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


IL DIAVOLETTO DI CARTESIO

Comprimendo la bottiglia il diavoletto affonda, rilasciando la bottiglia il

diavoletto torna a galla. Comprimendo la bottiglia aumento la pressione in

tutto il sistema (aria e acqua dentro la bottiglia e dentro la boccettina);

poiché l’aria nella bottiglia e nella boccettina si comprime, diminuisce il

suo volume, consentendo all’acqua nella bottiglia di entrare dentro alla

boccettina; a causa dell’aumento della massa complessiva della

boccettina, pur restando invariato il suo volume, la stessa affonda.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


GALLEGGIAMENTO DI SOLIDI IN LIQUIDI

Ovetti di pari volume e diversa massa si posizionano a diverse altezze

nell’acquario in ragione della loro diversa massa con la regola: massa maggiore,

maggiore affondamento; due ovetti hanno massa uguale, quello di volume

inferiore affonda, quello di volume maggiore galleggia. Il comportamento in

acqua di oggetti diversi dipende da due grandezze insieme: la massa e il volume

dei medesimi; cubetti di materiale diverso affondano o galleggiano in base al

materiale con il quale sono fatti; ogni materiale è caratterizzato da una grandezza

costante, la densità, data dal rapporto della massa sul volume; la grandezza

fondamentale coinvolta nel fenomeno del galleggiamento è la densità relativa

dell’oggetto rispetto a quella del liquido.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


LA COMMEDIA IDROSTATICA

C’ERA UNA VOLTA UNA NAVE CHE TRASPORTAVA DEI GROSSI DISCHI DI FERRO…LA NAVE

ERA DIRETTA VERSO LA CITTA’ DI FERRINI…LA NAVE ANDAVA SEMPRE PIANO PIANO MA

ARRIVAVA SEMPRE NEL PORTO. UN GIORNO AL COMANDANTE DI QUELLA NAVE, CHE VOLEVA

GUADAGNARE DI PIU’, FU CHIESTO DI PORTARE ALLA CITTA’ DI FERRONI MOLTO PIU’

FERRO…. E COSI’ IL COMANDANTE CONTENTO FECE CARICARE DI PIU’ QUELLA NAVE….CHE

PERO’ COMINCIO’ PIAN PIANO AD AFFONDARE…”AIUTO, AIUTO, LA NAVE AFFONDA!!” GRIDO’ IL

COMANDANTE E TUTTO L’EQUIPAGGIO…”SI SALVI CHI PUO’!”…”BISOGNERA’ BUTTARE I DISCHI

DI FERRO IN MARE. OH, POVERO ME, SONO ROVINATO!”…MA L’EQUIPAGGIO NON FECE IN

TEMPO A BUTTARE I GROSSI DISCHI CHE LA NAVE AFFONDO’…FORTUNATAMENTE

L’EQUIPAGGIO E IL COMANDANTE RIUSCIRONO A TUFFARSI IN MARE…COSI’ QUALCHE TEMPO

DOPO FU CHIESTO ALLO STESSO COMANDANTE DI PORTARE LA STESSA QUANTITA’ DI FERRO

ALLA CITTA’ DI GALLEGGIO CON UNA NAVE IDENTICA A QUELLA AFFONDATA…IL

COMANDANTE SI PREOCCUPO’ PERCHE’ SE NON AVESSE TROVATO UNA SOLUZIONE LA NAVE

SAREBBE NUOVAMENTE AFFONDATA E LO AVREBBERO LICENZIATO DAL SUO LAVORO…COSI’

CHIESE AIUTO AD EGLI ESPERTI INGEGNERI, I QUALI USARONO I DISCHI DI FERRO COME

GALLEGGIANTI SISTEMANDOLI FUORI DALLA NAVE META’ PER PARTE.

Leggendo il fenomeno dal punto di vista del galleggiamento si può concludere che

per far galleggiare la nave a parità di massa devo aumentarne il volume, ovvero

devo modificarne la densità media; leggendo il fenomeno dal punto di vista della

spinta di Archimede si può concludere che per far galleggiare la nave a parità di

massa devo aumentarne il volume affinché riceva una spinta maggiore.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


GALLEGGIAMENTO DI LIQUIDI IN LIQUIDI

Liquidi diversi, contenuti in uno stesso recipiente, sono sovrapposti l’uno

all’altro. I liquidi sono insolubili e hanno diversa densità. Si dispongono in base

a valori crescenti di densità, dall’alto verso il basso.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


IL DENSIMETRO

Posizionando in liquidi diversi il densimetro costruito con una

cannuccia e un po’ di pongo, si osserva che il densimetro affonda in

modo diverso. Il densimetro misura la densità dei liquidi;

dall’affondamento del medesimo in acqua, olio e miele risulta che il

miele è il più denso, segue l’acqua e per finire l’olio, che risulta essere

il meno denso.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


IL MODELLO: IL GALLEGGIAMENTO

Si riempie per circa metà di palline di plastica il contenitore; si versa

quindi nello stesso una manciata di palline di metallo e si copre il

contenitore con la pellicola; si scuote per qualche minuto il contenitore; si

ripete la stessa procedura con le palle di gommapiuma e da tennis nella

scatola. Si osserva che le palline di metallo si dispongono a strati

progressivamente più bassi, fino a raggiungere il fondo del contenitore; lo

stesso accade per le palle da tennis nella scatola.

Le palline e le palle rappresentano il nostro modello di fluido e quello che

accade nel galleggiamento di liquidi in liquidi: il liquido di densità relativa

maggiore si dispone infatti sul fondo facendo galleggiare quello a densità

relativa inferiore.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


MISURA DEL VOLUME DI SOLIDI

Inserendo un cubetto di alluminio in un cilindro graduato il livello dell’acqua

aumenta per lasciar spazio all’oggetto; il volume dell’acqua aumenta

esattamente del volume dell’oggetto inserito. Nel caso della sabbia il volume

misurato direttamente inserendo solo la sabbia nel cilindro graduato risulta

maggiore di quello misurato con il metodo dell’immersione perché l’acqua va

a sostituirsi all’aria che occupava gli spazi tra i granelli di sabbia.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA


IL MODELLO: LA DENSITA'

Si inseriscono due palle di gommapiuma, che rappresentano porzioni di

liquido, dentro una calza; si cerca di dimezzare il volume complessivo

stringendo la calza attorno alle palle; poiché la massa complessiva resta

costante e quello che varia è il volume, la densità del fluido aumenta in

ragione della formula: d=m/V.

20 novembre 2007 IMPERIO ALESSANDRA

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