Un laboratorio leggero leggero
Faenza
gennaio/febbraio 2003
CLASSI
I A, I B e I C
Insegnanti: Rettaroli, De Carlo, Iacuzzi
Istituto Comprensivo di Ozzano
dell’Emilia ( Bologna)
Scuola media “E.Panzacchi”
in collaborazione con CIDI - Faenza
Che cosa sapevamo già
•Che l’ aria c’è
•che pesa quasi un chilo su ogni cm² della crosta terrestre
•che ha una pressione
•che è elastica e si comprime
•che la pressione dell’aria agisce dall’alto verso il basso, ma anche in tutte le
altre direzioni: infatti è capace di “tenere su” l’acqua che sta
-dentro un bicchiere capovolto
-in una siringa non tappata
-in una lattina capovolta con un foro solo.
•che l’aria riscaldata si dilata e sale ed è in grado di muovere una girandola
Conseguenze della pressione dell’aria
• “Ma accidenti mi hanno
dato siringhe con il foro
tappato di diverso
diametro e mi hanno detto
di riferire cosa “sentivo”
sollevando lo stantuffo”
Conseguenze della pressione dell’aria
• Con le siringhe di
diametro maggiore lo
sforzo è maggiore!
Conseguenze della pressione dell’aria
• Per colpa di che
cosa?
Conseguenze della pressione dell’aria
• Ecco il “fenomeno” che deve
dimostrare a tutti che lui è
capace di vincere la pressione
dell’aria che, moltiplicata per
la superficie, richiede
l’impiego di una grande forza
Pressione=Forza/Superficie
Forza= Pressione * Superficie
• Ma avrà capito?
Conseguenze della pressione dell’aria
• “Appoggi una riga di
legno su un tavolo in
modo che sporga per
metà.
Sulla metà appoggiata
metti dei fogli di giornale
ben stesi.
E tu mi vieni a raccontare
che con un colpo solo
riesci a spezzare la riga
senza tenerne ferma la
parte sul tavolo?”
Conseguenze della pressione dell’aria
• Io mi aspetto che:
1- il legno non si rompa
2- il legno si sollevi dalla
parte del tavolo insieme ai
giornali.
• Invece il legno si è rotto e
i giornali non si sono
spostati:
li ha tenuti fermi la
pressione dell’aria!
Conseguenze della pressione dell’aria
• Basta Giovanna!
Abbiamo capito che la
pressione dell’aria è
importantissima ed è
difficile da vincere: hai
voglia a tirare…ti serve
una forza di troppi kg!
La pressione si può misurare
• Il dispositivo è formato da
una siringa di sezione nota
(2 cm²) il cui stantuffo è
collegato, tramite una
carrucola, ad un piattello
che sostiene alcuni pesi in
piombo ed un cilindro
graduato….
La pressione si può misurare
• Versando l’acqua nel cilindro,
la forza peso del piattello
eguaglierà e supererà la forza
esercitata dall’aria sullo
stantuffo. Il piattello,
scendendo, chiude un circuito
elettrico e la lampadina si
accende.
• Calcolando il peso sul piattello
(acqua+piombo) e conoscendo
la sezione della siringa si
determina la pressione dell’aria:
P = Fpeso /S = 1025g/cm²
La pressione si può “vedere”!
• Prendi un tubo ad U e al
suo interno metti un
liquido colorato.
• I liquidi non si possono
comprimere.
• Quindi se il liquido riceve
una spinta da una parte del
tubo…..
La pressione si può “vedere”!
• …..si alza dall’altra.
• In questo modo non si
misura la pressione, ma si
vede che la pressione da
una parte è aumentata
(destra) e dall’altra è
diminuita (sin)
Succede il contrario di quello che ti aspetti
• Non bastava occuparci del
“peso” dell’aria: ora ci si
mette anche la “velocità”
dell’aria….
• Cosa ti aspetti se l’aria
colpisce il foglio da
dietro?
Che questo si
abbassi………
• invece si alza!!
Succede il contrario di quello che ti aspetti
• Se fai passare un flusso
d’aria veloce tra le due
palline ti aspetti che
aumenti la distanza fra
loro.
• Invece si avvicinano
perché dove c’è maggiore
velocità dell’aria, la
pressione è minore.
Succede il contrario di quello che ti aspetti
• Che cosa ti aspetti se l’aria
viene fatta passare sotto il
ponticello di carta?
-- che questo si inarchi verso
l’alto.
invece si abbassa!!
Succede il contrario di quello che ti aspetti
• Perché la pallina non
“scappa”?
• Perché la pressione
dell’aria sparata dal phon
è inferiore a quella nella
zona circostante.
Che cosa abbiamo imparato
I fluidi (liquidi e gas) hanno
una pressione minore
quando si muovono.
Più velocemente si spostano,
minore è la pressione che
esercitano.
Questo spiega tutti i risultati
ottenuti negli esperimenti,
fatti fino ad ora.
Parliamo di ali
• Abbiamo una sagoma di
ala: è ricurva sopra e
piatta sotto come le ali
degli aeroplani.
• “Luca spostati e soffia
forte…. “
Parliamo di ali
•
•
•
“E’ più facile far soffiare ad un
phon….!”
Quando soffi, il flusso d’aria
incontrando l’ala si divide in
due:una parte passa sopra,
l’altra sotto, proprio come fa
l’aria in un aereo in
movimento.
Visto che la superficie
maggiore è quella curva,
l’aria che passa sopra deve
fare un percorso più lungo e
scorrere più velocemente
dell’aria che passa sotto.
Parliamo di ali
• Ma se l’aria va più veloce
passando sopra l’ala,
questo vuol dire che ci
sarà meno pressione sopra
e più pressione sotto.
L’aria che scorre sotto
grazie alla sua maggiore
pressione, spinge con
forza l’ala verso l’alto.
Questa spinta viene
chiamata portanza
Parliamo di ali
E se capovolgiamo l’ala?
L’aereo precipita! Perché
c’è maggiore pressione
sopra l’ala piuttosto che
sotto
Parliamo di ali
• Il nostro apparecchio
per vedere la
pressione, collegato
all’ala, dimostra la
correttezza della
nostra spiegazione.
AD OGNI AZIONE CORRISPONDE UNA
REAZIONE
• La corrente aziona un
motorino mini 4 wd che
mette in azione l’elica
sistemata su un carrello su
ruote, libero di muoversi.
AD OGNI AZIONE CORRISPONDE UNA
REAZIONE
• L’aria spostata dalle
pale dell’elica spinge
il carrello in avanti.
AD OGNI AZIONE CORRISPONDE UNA
REAZIONE
• Questo fenomeno è detto
azione-reazione: l’elica
spinge contro l’aria in una
direzione con un certo
verso, l’aria provoca
sull’elica e quindi sul
carrello un movimento nel
verso opposto.
Anche noi ingegneri
• Modello da distanza
(Gil de la Rosa
Northwood School
Lake Placid, New York.)
Anche noi ingegneri
• Ognuno di noi è in
possesso di uno schema
per la costruzione del
modello visto
precedentemente,
composto da due fogli
combinati con opportune
piegature. Il suo volo è
dolce lungo la direzione
orizzontale.
Anche noi ingegneri
• Prepariamo aeromodelli di
carta.
• Il modello ad elica può
rimanere sospeso nel
vento per lungo tempo e
percorrere grandi distanze.
(Richard K. Neu
Wilmington, Ohio)
Anche noi ingegneri
• Costruiamo un semplice
ed efficace modello da
distanza e da durata …..
(Philip Swift)
Anche noi ingegneri
• Consta di una cannuccia
per bibite e due anelli di
carta; uno di 12.5x 4cm,
l’altro di 16.5x 2.5cm
Anche noi ingegneri
• Pronti per il decollo!
Anche noi ingegneri
• Aquilone
• Mongolfiera
Anche noi ingegneri
• Via!
• Il sorriso è
proporzionale al
livello di gradimento
dell’attività!
Oggigiorno è indispensabile lo
sponsor
• Ringraziamo e
ci auguriamo
ulteriori
collaborazioni.