I fluidi 2

I fluidi

                                                                                                                                

CONDIZIONE DI EQUILIBRIO DEI FLUIDI

Principio di Pascal

 

Una pressione esercitata in un punto qualsiasi di un fluido si trasmette all’interno di esso in tutte le direzioni con la stessa intensità.

 APPLICAZIONE: TORCHIO IDRAULICO (macchina vantaggiosa)

 

            P2 = F2                   all’equilibrio:   P1 = P2

                                                                                                                                                       S2                            

 

 cioè:               F1 = F2  à  S2 = F2

                                                                                                                                     S1    S2         S1     F1

                                                                                                Poiché:          S2 > 1 è  F2  > 1

                                                                                                                        S1            F1

      

                                                                                                  Cioè:             F2 > F1

 

Principio dei vasi comunicanti

 

Se più recipienti tra loro sono riempiti di liquido, la superficie libera del liquido si dispone su un unico piano orizzontale.

 

 

                                         Volume proprio                                  Volume non proprio

                                     

FLUIDI = LIQUIDI                    +             AERIFORMI

                                  

                                         Forma non propria                             Forma non propria

 

IDROSTATICA : studio dell' EQUILIBRIO DEI FLUIDI

 MODELLO DI FLUIDO :  -molecole disposte a strati sovrapposti;

                                             -gli strati possono scorrere gli uni sugli altri;

                                             -assenza di attrito;

 DENSITA' : caratteristica della sostanza di cui è fatto un corpo

                         - ASSOLUTA = rapporto tra massa e volume

                                                         d=     m   [  Kg  oppure  g   = 10³  Kg  ]

                                                                    v       m³               cm³             m³

                          - RELATIVA =                densità assoluta             

                                                   densità dell' acqua distillata a 4° C

 

 

                                                              sostanza di riferimento

                                                 posta uguale a 1 g/cm³ = 1000 Kg/m³

                                         drel =  d

                                                  dH2O

 

 PESO SPECIFICO : rapporto tra peso e volume

                                   Ps =  P  =  mg  = dg   [  N  ]

                                            V       V                 m³

 PRESSIONE=  FORZA PERPENDICOLARE*                                       [Pascal= Newton]
                                   SUPERFICIE                                                                                      m²

                                                                                                      Unità di misura della pressione

 

*Osservazione: Se la forza non fosse perpendicolare, ci sarebbe una componente parallela che meterebbe in moto il fluido, in contrasto con l’ipotesi di lavoro (idrostatica)

 

 

PRESSIONE IDROSTATICA: differenza di pressione all’interno di un liquido (Δp)

LEGGE DI STEVINO: Δp= dgh
                                      h= altezza del liquido fra le sezioni considerate
                                      Se la quota maggiore è la superficie libera:  p=dgh

PRESSIONE ATMOSFERICA: pressione esercitata dall’aria

ESPERIENZA DI   TORRICELLI:

                                                                               all’equilibrio* P2 = P1
                                                                               con P2 = pressione atmosferica

                                                                                       P1 = pressione idrostatica

                                                                               Risulta h=76 cm = 0,76 m quindi
                                                                               Patm = dHggh ~ 10 ⁵ Pa = 1 atm
                                                                               dipende dall’altitudine
PRESSIONE ASSOLUTA: Pressione idrostatica + pressione atmosferica

 



Le leve

Applichiamo le  condizioni di equilibrio di un corpo rigido alle leve, che sono dispositivi per aumentare o ridurre le forze.
Una leve è costituita da un corpo rigido libero di ruotare attorno al punto O, detto Fulcro,  sotto l'azione di una forza F, detta forza agente o potenza, e di una forza R, detta forza resistente o resistenza , applicate in punti a distanza b_p braccio della potenza, e a distanza b_r braccio della resistenza, dal punto O.
La leva per essere in equilibrio, ricordiamo che devono essere rispettata la condizione in cui la somma dei momenti sia uguale a zero ovvero M_f – M_r = 0  cioè F. b_f = R. b_r   

da questa relazione si deduce che  la leva è in equilibrio quando la potenza e la resistenza sono inversamente proporzionali ai rispettivi bracci.

 

 

esperienza di laboratorio: le leve                                          vai all'esperienza di laboratorio

Il punto materiale e il corpo rigido

“Un corpo è in equilibrio quando è fermo e continua a restare fermo”

Il punto materiale non è altro che un corpo solido molto piccolo rispetto all’ambiente in cui esso si muove, a differenza del punto geometrico, ha una massa.

Il punto materiale è una descrizione schematica utile quando vogliamo studiare soltanto il movimento dell’oggetto nel suo insieme, trascurando il movimento delle  sue parti.

Per “modello” si intende una descrizione semplificata di un oggetto reale, risaltando  solo le caratteristiche che, nell’insieme del particolare problema, consideriamonon più problema.
tale modello è valido se:
- le forze sono applicate ad un oggetto di dimensione trascurabili rispetto al contesto:
- le forze sono applicate nello stesso punto;
- sistemi di forze concorrenti ( cioè non parallele, tali che  le loro rette d'azione si intersecano), questo caso può essere ricondotto al precedente, in quanto l'effetto di una forza rimane lo stesso su qualunque punto della sua retta d'azione essa venga applicata.
 

Il corpo rigido è un oggetto esteso che non subisce alcuna deformazione qualunque siano le forze gli vengano applicate.

È un particolare sistema di punti materiali in cui le distanze, tra due qualunque dei suoi punti, non variano nel tempo.

 Ad esempio una biglia, una sbarretta di acciaio, un muro, una statuetta, un albero, ecc.