Preparazione di
Esperienze Didattiche
di Fisica - classe A059
MEMO
3/11/03
La pressione
Consegna:
tutto quello che si può fare con sabbia, siringhe, elastici, bottigliette ….
Occhiello pressione
•per applicare una forza all'acqua o all'aria, è necessario spingere su una certa superficie
•anche in altri casi è importante la superficie su cui si esercita la forza; alcuni esempi:
•l'impronta lasciata da un oggetto sulla sabbia umida è più profonda se lo si appoggia
sulla faccia che ha la minor superficie
•si sprofonda di meno nella neve fresca se si usano delle racchette da neve, che hanno
una superficie maggiore
•in questi casi ciò che importa è la pressione, cioè la forza che si esercita su ogni singola
unità di superficie; ad esempio, con una superficie doppia, occorre raddoppiare anche la
forza per avere la stessa pressione
•l’unità di misura della pressione nel sistema SI è il Pascal (simbolo Pa), che è la
pressione della forza di 1 N su una superficie di 1 m2
pressione 
forza
F

p



superficie 
S
La pressione nei fluidi
•in un fluido, la pressione si trasmette invariata a tutti i punti e in tutte le
direzioni fino alle pareti del recipiente (legge di Pascal)
•in un gas, se si aumenta la pressione diminuisce il volume (legge di Boyle)
•in un fluido, la pressione aumenta con la profondità (legge di Stevino)
•un fluido si muove dai punti a pressione maggiore verso quelli a pressione
minore
La spinta di Archimede
•un oggetto immerso in un fluido riceve una spinta diretta verso l'alto pari alla forza-peso del fluido spostato
•un oggetto immerso in acqua è perciò "più leggero", perché la spinta dell'acqua va a sottrarsi alla forza di gravità
•l'oggetto galleggia se sposta, quando è immerso, un volume di acqua tale che la forza-peso dell'acqua spostata è pari
alla sua propria forza-peso
Memo-p1
Preparazione di
Esperienze Didattiche
di Fisica - classe A059
La pressione
MEMO
3/11/03
forza
F

pressione 
p 
superficie 
S
1 Pa è pari alla forza di 1 N su una superficie di 1 m2
la pressione atmosferica è pari a circa 105 Pa (100000 Pa)
Memo-p2
La pressione:
le impronte
Gruppi:
1) sulla sabbia
• misurare le superfici delle diverse facce su cui gli oggetti possono essere appoggiati
• spianare la superficie della sabbia nella vaschetta, appoggiarvi su gli oggetti e osservare le impronte create
• girare gli oggetti sui diversi lati e osservare come variano le impronte, premendo con la mano sull'oggetto per vedere quanto è
facile/difficile creare un'impronta profonda
• mettere la vaschetta sulla bilancia pesa-persone e misurare la forza applicata quando si preme con l’oggetto nelle varie
posizioni, usando il fattore di conversione da kg a N
2) sul pavimento
• salire sulla bilancia, pesarsi e convertire in N il proprio peso
• appoggiare una scarpa sulla carta e tracciarne il contorno
• ricavare la superficie della sagoma disegnata e misurarla contando i quadretti racchiusi dalla spezzata.
• alternativamente tracciare una spezzata che passa tutta all'interno e contare il numero di quadretti interni ("per difetto"), poi
tracciare la spezzata esterna e contare nuovamente ("per eccesso"); fare la media fra i due conteggi (in ogni caso la superficie va
sempre espressa come numero e unità di misura!)
• calcolare il rapporto fra forza-peso e superficie
forza
La fisica:
pressione 
• separare le variabili: forza, superficie, pressione
superficie
• la pressione come forza che si esercita sulla singola unità di
f

superficie
p



S

• relazione di proporzionalità diretta tra pressione e forza:
maggiore è la forza, maggiore è la pressione che si riesce ad applicare a parità di superficie
• relazione di proporzionalità inversa tra pressione e superficie: maggiore è la superficie,
minore è la pressione che si riesce ad applicare a parità di forza
• unità di misura della pressione nel sistema SI: il Pascal è la pressione della forza di 1 N su
una superficie di 1 m2
Memo-p3
La pressione:
la siringa
Gruppi: A, D, F, H
•misurare il diametro dello stantuffo di ciascuna siringa e calcolarne la superficie
• provare a premere e poi estrarre lo stantuffo, per convincersi che è molto facile
• con lo stantuffo premuto a fondo, tappare il foro di uscita con del pongo: sarà molto più difficile
estrarre lo stantuffo e, se la siringa è grossa, sarà quasi impossibile
• attaccare allo stantuffo un elastico tarato ed estrarre lo stantuffo tirando attraverso l'elastico,
misurando così la forza applicata
• calcolare la pressione
• ripetere con una siringa di diversa capacità e confrontare i risultati
La fisica:
• separare le variabili: forza, superficie, pressione
forza
• la pressione come forza che si esercita sulla singola unità di superficie pressione 
superficie
• relazione di proporzionalità diretta tra forza e superficie: maggiore
f

è la superficie, maggiore è la forza che occorre applicare a parità di
p



S
pressione


• unità di misura della pressione nel sistema SI: il Pascal è la pressione della forza di 1 N su
una superficie di 1 m2
• la pressione atmosferica è pari a circa 100.000 pascal
nota bene: nel caso della siringa, la pressione che agisce sullo stantuffo dall’esterno è la
pressione atmosferica, che è molto alta, mentre la pressione interna è molto piccola
(trascurabile) e diminuisce ulteriormente man mano che si estrae lo stantuffo per la legge di
Boyle (pV=costante, per cui, aumentando il volume, diminuisce la pressione); la differenza fra
la pressione esterna e quella interna, moltiplicata per la superficie dello stantuffo, è pari alla
forza che occorre applicare per estrarre lo stantuffo
Memo-p4
La pressione
nel palloncino
Gruppi: B, C, E, G
•gonfiare il palloncino e provare a schiacciarlo dall'alto usando la lastra di plexiglas trasparente
• osservare come si allarga o restringe la superficie di contatto quando si aumenta o si diminuisce la forza con cui si
preme sulla lastra
• provare anche a variare la pressione nel palloncino, gonfiandolo di meno o di più, e confrontare le osservazioni con
quelle fatte in precedenza (per facilitare l'osservazione, spruzzare un po' di alcool sulla lastra nella zona di contatto)
• mettere poi il palloncino sulla bilancia pesapersone, in modo da poter misurare la forza che viene applicata e
sovrapporre alla lastra di plexiglas il lucido quadrettato in modo da poter misurare la superficie
• calcolare la pressione esercitata sul palloncino
• ripetere, variando la forza e lo stato del palloncino (più o meno gonfio)
La fisica:
• separare le variabili: forza, superficie, pressione
pressione 
forza
superficie
• la pressione come forza che si esercita sulla singola unità di superficie
f

• relazione di proporzionalità diretta tra forza e superficie: maggiore
p



è la forza con cui si schiaccia, maggiore è la superficie che si crea
S

al contatto palloncino-lastra
• unità di misura della pressione nel sistema SI: il Pascal è la pressione della forza di 1 N su una
superficie di 1 m2
nota bene: in un palloncino gonfio, la pressione interna pinterna è leggermente superiore alla pressione
atmosferica patmosf , che è pari a circa 100.000 pascal (quanto basta per tenere il palloncino gonfio
vincendo l’effetto della tensione della gomma). Premendo sulla lastra di plexiglas con una forza F
distribuita su una superficie S, si crea una pressione aggiuntiva pagg=F/S che, sommata a patmosf, deve
equilibrare pinterna. Per misurare F si usa la bilancia, ricordando che occorre convertire il valore segnato
dalla bilancia da kg a newton; da F e S si calcola pagg e si può quindi vedere di quanto la pressione
interna è maggiore di quella esterna. Per un calcolo preciso, occorrerebbe anche tenere conto che,
premendo, si riduce leggermente il volume V del palloncino e la pressione interna aumenta un po’.
Memo-p5
La pressione:
il palloncino
sulla bottiglia
Gruppi: A, H
•riempire la bottiglietta di acqua sino circa a metà
• assicurare il palloncino all’imboccatura
• premere vicino al fondo della bottiglietta e osservare
La fisica:
•la pressione si propaga quasi istantaneamente dalla zona in cui viene applicata a tutto il
volume occupato dal fluido e in tutte le direzioni (legge di Pascal)
• volume di un liquido e volume di un gas
• la variazione di pressione fa spostare il fluido
nota bene: in un palloncino gonfio, la pressione interna pinterna è leggermente superiore alla
pressione atmosferica patmosf , quanto basta per tenere il palloncino gonfio vincendo l’effetto della
tensione della gomma. Più “gonfio” è il palloncino, maggiore è la tensione della gomma e
maggiore deve essere pinterna rispetto a patmosf. Premendo sulle pareti della bottiglietta, si hanno due
effetti: aumenta la pressione interna (legge di Pascal) e diminuisce il volume a disposizione
dell’aria dentro la bottiglia (legge di Boyle), per cui l’aria viene spinta dentro il palloncino
rendendolo “più gonfio”.
Memo-p6
Gruppi: C, D, E, F
La pressione:
gli zampilli
intelligenti
•aprire un foro sulla parete laterale, vicino al fondo in ogni bottiglietta (i fori debbono essere molto simili fra
di loro, per poter confrontare gli zampilli)
• riempire di acqua la bottiglietta, tenendo il foro chiuso con un dito, poi tapparla
• spostarla in modo che la bottiglia stia sopra la vaschetta e togliere il dito dal foro
• riempire nuovamente la bottiglietta, come prima, ma ora, dopo essersi spostati sopra la vaschetta e aver tolto
il dito dal foro, si sviti il tappo
• riempire poi tutte le bottiglie fino allo stesso livello e confrontare fra di loro gli zampilli di bottiglie di
dimensioni diverse
La fisica:
•la forza dovuta alla pressione è perpendicolare alla superficie di uscita
•il fluido si muove dai punti in cui la pressione è maggiore a quelli in cui è minore
•in un fluido, la pressione aumenta con la profondità (legge di Stevino)
nota bene Se la bottiglietta non è tappata, alla superficie libera dell’acqua la pressione è pari a quella
atmosferica, mentre a livello del foro alla pressione atmosferica si aggiunge la pressione dovuta alla
colonna di liquido che sta sopra (legge di Stevino): l’acqua perciò esce perché trova una differenza di
pressione rispetto all’esterno.
Man mano che scende il livello dell’acqua nella bottiglietta lo zampillo esce con velocità via via minore
perché diminuisce la differenza di pressione fra interno ed esterno.
Quando si tappa la bottiglietta, l’acqua esce per un brevissimo tempo e cresce, di conseguenza, il
volume dell’aria sopra il pelo libero dell’acqua nella bottiglietta facendo scendere leggermente la
pressione al di sotto della pressione atmosferica (legge di Boyle); a livello del foro, sommando a questa
la pressione dovuta alla colonna d’acqua, si arriva alla pressione atmosferica, per cui l’acqua non esce
più perché non trova più una differenza di pressione.
Schiacciando leggermente sulle pareti della bottiglietta, la pressione sale e l’acqua esce di nuovo. Memo-p7
La pressione:
il diavoletto
di Cartesio
Gruppi: B
• fissare al cappuccio due clips per renderlo pesante
• riempire la bottiglia di acqua e immergere verticalmente il cappuccio: se la grandezza
del cappuccio e il peso delle clips sono corretti, il cappuccio galleggerà.
• tappare la bottiglia: se si comprime la bottiglia il “diavoletto” affonda, se si lascia la
presa, esso sale in superficie e galleggia
• esercitarsi a bloccare il diavoletto a metà strada durante la discesa o la risalita
La fisica:
•perché un corpo galleggi, occorre che la spinta dovuta all’acqua “spostata” eguagli la forza peso
(legge di Archimede)
• in un fluido, la pressione si trasmette invariata a tutti i punti e in tutte le direzioni fino alle pareti del
recipiente (legge di Pascal)
• in un gas, se si aumenta la pressione diminuisce il volume (legge di Boyle)
• la pressione aumenta con la profondità (legge di Stevino)
nota bene Premendo sulle pareti della bottiglietta, aumenta la pressione dell’acqua e l’aumento si
trasmette fino alla bolla d’aria che è intrappolata sotto il cappuccio (legge di Pascal) che permette al
cappuccio di galleggiare (legge di Archimede); il volume a disposizione dell’aria diminuisce (legge di
Boyle), per cui il cappuccio non può più galleggiare e scende sul fondo.
Rilasciando la pressione sulle pareti, il volume della bolla d’aria aumenta e il cappuccio risale. Con un
po’ di esercizio, si riesce a controllare la pressione che si esercita sulla bottiglietta facendo in modo
che la pressione sia leggermente minore di quella che serve per mantenere il cappuccio sul fondo, per
cui il cappuccio si ferma al livello a cui, per la legge di Stevino, la pressione è tale da far sì che al
volume dell’aria intrappolata corrisponda una spinta di Archimede pari alla forza peso del cappuccio.
Memo-p8
Gruppi: G
La pressione:
i vasi
comunicanti
•aiutandosi con il chiodo caldo, praticare nella parete laterale di due bottigliette, un
foro di qualche mm di diametro e forzatevi dentro uno dei capi dei due tubi di gomma
in modo che faccia buona tenuta.
• nella terza bottiglietta praticare un foro laterale e uno sul fondo
• in essi vanno forzati i due estremi liberi dei tubi
• versare acqua in una qualunque delle bottiglie e osservare come fluisce verso le altre
quando si alza o abbassa la bottiglia
• ripetere le osservazioni con una o più bottiglie tappate
• cercare di spiegare le osservazioni alla luce delle leggi dei fluidi (Pascal, Stevino)
A
B
C
La fisica:
•il movimento avviene dai punti in cui la pressione è maggiore a quelli in cui è minore
• in un fluido, la pressione aumenta con la profondità (legge di Stevino)
nota bene La pressione dell’acqua in un punto qualunque è data dalla pressione atmosferica, che agisce
sul pelo libero dell’acqua, più la pressione dovuta alla colonna di liquido che sta sopra (legge di
Stevino). Nel calcolo della “colonna di acqua” va inclusa anche l’acqua che si trova nei tubi di gomma
che collegano le bottiglie. Confrontando, ad esempio, tre punti che si trovano circa allo stesso livello,
come i punti A, B e C della foto, si vede che sopra A c’è una alta “colonna” di acqua, sopra B la
colonna è minore e sopra C è quasi nulla: l’acqua scorrerà perciò da A verso B e C fino a quando le
pressioni nei tre punti saranno uguali.
Tappando una bottiglia, la pressione sul pelo libero dell’acqua non è più necessariamente quella
atmosferica, per cui, se, ad esempio, l’acqua sta fluendo verso un’altra bottiglia perché la pressione è
maggiore che nell’altra bottiglia, il volume di aria sopra il pelo libero dell’acqua aumenta, la pressione
diminuisce (legge di Boyle) e, dopo un po’, il flusso cessa. Viceversa se l’acqua sta fluendo verso la
bottiglia al momento della chiusura del tappo.
Memo-p9