IDROSTATICA



LA PRESSIONE E LA LEGGE DI STEVIN


Per descrivere gli effetti di una forza su una superficie si introduce una nuova grandezza, chiamata pressione:     \(p = \frac{F}{A}\)      la cui unità di misura è il Pascal

Se ne deduce che la pressione di 1 Pa = 1 N / m2

Nei liquidi si dimostra che la pressione segue la legge di Stevin:    p = d h g, ovvero dipende dalla dendità d e dall'affondamento h, ma non dal volume.



ESERCIZI
ESERCIZIO

Si calcoli la pressione di una lama lunga 12 cm e spessa 0,050 mm, sapendo che è premuta con una forza di 65 N.         SVOLGIMENTO

ESERCIZIO

Si calcoli la pressione che abbiamo nel mare a 200 m di profondità, sapendo che la densità è di 1025 kg·m-3.         SVOLGIMENTO




Facendo alcuni esperimenti si osserva che la pressione dei fluidi (liquidi e gas) è sempre ortogonale alla superficie su cui spinge (ne segue che è una grandezza scalare!).
Questo perchè anche in superfici piccolissime ci sono una infinità di urti molecolari, quindi le componenti tangenziali alle superfici si annullano a vicenda.



Si osserva che nei liquidi (incomprimibili, quindi a densità costante!) l'andamento delle pressioni con l'affondamento è lineare.
Due interessanti conseguenze sono la botte di Pascal, dove osserviamo che è la pressione che conta per rompere una botte, e il principio dei vasi comunicanti, che fa si che il fluido abbia, ad ogni quota, la stessa pressione e che due fluidi diversi sottoposti alla stessa pressione, raggiungono altezze generalmente differenti,.




IL PRINCIPIO DI PASCAL


Una pressione esterna P0applicata su un liquido si trasmette invariata in tutti i punti del liquido stesso.

Questa si aggiunge alla pressione dovuta all'affondamento prima calcolata, ottenendo la legge di Stevin generalizzata:

      P = P0 + d·g·h

Una utilissima applicazione riguarda i pistoni idraulici, come ad esempio i freni a disco, per cui sfruttando tali principi possiamo moltiplicare la forza che facciamo.



LA PRESSIONE ATMOSFERICA


Il calcolo della pressione atmosferica si deve ad Evangelista Torricelli; il suo valore al livello del suolo è Pa = 101325 Pa.
Spesso usiamo tale valore come unità di misura, cioè: 1 Atm = 101325 Pa.
Si osserva che nell'affondamento in acqua dolce la pressione aumenta di 1 atm ogni 10,33 m.




ESERCIZI
ESERCIZIO

Si calcoli la spinta dell'aria a livello del mare (Pa = 101325 Pa) sulla pelle di un uomo.
Si consideri per la pelle una superficie media di 1,8 m2.         SVOLGIMENTO




LA SPINTA DI ARCHIMEDE


Un corpo dentro un fluido riceve una spinta verso l'alto pari al peso del fluido spostato.



ESERCIZI
ESERCIZIO

Si calcoli la spinta idrostatica in acqua (da = 1000 kg / m3) di un sasso di volume pari a 1000 cm3
.         SVOLGIMENTO




STRUMENTI IDRAULICI


Tra gli strumenti idraulici ricordiamo i barometri , i manometri e le pompe aspiranti.