La pressione è una grandezza fisica, definita come il rapporto tra la forza agente ortogonalmente su una superficie e la superficie stessa: è la forza che agisce sull'unità di superficie. 

Pascal (Pa)

L'unità di misura SI (Sistema Internazionale), della pressione è il pascal (Pa), che equivale a 1 newton su metro quadrato
 1 Pa = 1 N / m^2 =( kg·s-2·m-1).

Esempio:

Perché un uomo fermo sulla neve fresca se è dotato di racchette da neve non sprofonda?

Immaginiamo che l'uomo pesi 70kg. La superficie totale delle sue suole è di circa 630cm^2, mentre la superficie totale delle racchette è di 3000cm^2.

Non sprofonda perchè la forza agisce su una superficie più grande e quindi diminuisce la pressione.

E' la pressione che fa sprofondare.

P = F/Area = Fpeso / area

P = 70 x 9,8 / 0,0630 = 686/0,0630 = 10889 Pa; ( Newton/m^2)

P con racchette = 686/0,3 = 2187 Pa

Legge o Principio di Pascal

La pressione (p) esercitata su un fluido si trasmette inalterata in ogni punto del fluido e perpendicolarmente ad ogni  superficie in suo contatto indipendentemente dal suo orientamento. 

Fisica, torchio idraulico

torchioidraulico

Un utile applicazione del principio di Pascal è il cosiddetto torchio idraulico dispositivo molto usato nei vari campi dell'industria. Esso è formato schematicamente da due cilindri di sezioni diverse contenenti due pistoni frenati da un liquido.

Se viene esercitata una forza F1 sulla sezione più piccola S1 la forza F2 esercitata dal liquido sul secondo pistone sarà tanto più grande quanto maggiore è S2 rispetto ad S1.

Quindi con una piccola forza F1 esercitata su S1 , possiamo ottenere una forza molto maggiore F2, sulla superficie S2.

 Esercizio: Un torchio idraulico è utilizzato per sollevare una moto di massa 800 Kg. L'aria compressa esercita una forza su un pistone con base circolare di raggio 5,5 cm. Questa pressione è trasmessa a un secondo pistone di raggio 18 cm.
– Quale forza esercita l'aria compressa per sollevare la moto?

La moto pesa

Fp = 800 x 9,8 = 7840 N

7840 : A1 = Fx : A2

Fx = 7840 x A2/A1;  
(A2 / A1 è il rapporto fra le aree dei pistoni. In un rapporto si possono lasciare i cm^3 come unità di misura, in quanto si ottiene un numero adimensionale).

A1 = pgreco x 5,5^2

A2 = pgreco x 18^2

Fx = 7840 x 5,5^2/18^2 ;  si semplifica pgreco.

Fx = 732 N = 7,32 x 10^2 N

(come il peso di una massa di 732/9,8 = 74,7 kg, quindi il torchio è molto vantaggioso).

 

Pressione esercitata dall'aria. L'aria è un gas comprimibile. Se viene compressa il suo volume diminuisce, ma aumenta la pressione che esercita sulle pareti del contenitore. Pressione e volume sono inversamente proporzionali. ( PV = costante, legge di Boyle, a temperatura costante).

pressione_su _aria

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 atmosfera = 1,013 x 10^5 Pa   ( circa 1 Kg/cm^2)

 

Legge di Stevin

 

vasicomunicanti

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Vasi comunicanti:  il livello del liquido, nei vari rami, è lo stesso, in modo che la pressione sia la stessa.

  P_h= {\rho} \cdot {g} \cdot {h}             (Legge di Stevin)

 La pressione esercitata da una colonna di fluido di profondità h (distanza dal pelo libero del fluido, ossia la parte in alto nella colonnina aperta, a contatto con l'ambiente esterno) e densità costante ρ è direttamente proporzionale a h,

 P_h= {\rho} \cdot {g} \cdot {h}

dove  g = 9.8 m/s² , è l'accelerazione di gravità; se la superficie della colonna di liquido è esposta alla pressione atmosferica PA allora la legge viene così modificata:

 P_h= {\rho} \cdot {g} \cdot {h} + P_A

essendo PA = 101325 Pascal = 1,013 x 10^5 Pa,   la pressione atmosferica standard.

Esercizi

 1) La pressione esercitata dal fluido di una flebo deve essere di 109 kPa nel
punto di iniezione. Se il fluido ha densità di 1020 kg/m3, qual è l’altezza
alla quale la sacca di fluido deve essere sospesa al di sopra del punto di
iniezione perchè si abbia la giusta pressione? [Sol. h = 0,77m]

La pressione nel punto di iniezione deve essere 109*10^3 Pa di cui 101.3*10^3 è dovuta alla pressione atmosferica. La pressione richiesta dal liquido è
Prichiesta-Patm=109000-101300=7700 Pa
l'altezza sarà data
Pa=ρ.g.h
h*1020*9.8=7700
h = 0,77m

2)  Una colonna d'acqua alta 22,4 cm inserita in un tubo a u è in equilibrio con il liquido non miscibile inserito nell'altro ramo del tubo e alto 28cm. di quale liquido si tratta?


P1 = P2; con la legge di Stevino : P = ρ g h

ρ1 x g x 28 = ρ2 x g x 22,4; g si semplifica

ρ2 = 1 g/cm^3 = 1000 kg/m^3 è la densità dell'acqua

ρ1 = 1 x 22,4/28 = 0,8 g/cm^3 = 800 kg/m^3 (può essere olio, petrolio..)

 

                                       

Annunci