Preparazione di
Esperienze Didattiche
di Fisica - classe A059
La pressione
Attività
1) Le impronte
1) Premere sul pavimento
2) La siringa
2) Tirare per misurare
3) Boyle
3) Cambiare il volume
dell’aria
4) Il palloncino “schiacciato”
4) Misurare la pressione
V. Montel, G. Rinaudo, Dipartimento di Fisica Sperimentale, Università di Torino
“S.I.S. – Indirizzo Scienze Naturali e Indirizzo Fisico - Matematico - A. A. 2006 – 2007”
Concetti
1) separazione delle variabili forza e
superficie; misure approssimate di
superficie; pressione e sue unità di
misura
2) relazione tra le variabili forza,
superficie, volume e pressione; la
misura della pressione
3) relazione tra le variabili forza,
superficie, volume e pressione; la
misura della pressione
4) relazione tra le variabili forza,
superficie, e pressione
La pressione-1
Preparazione di
Esperienze Didattiche
di Fisica - classe A059
La pressione
Consegna: tutto quello che si può fare con sabbia, siringhe,
elastici, bottigliette ….
pressione 
forza
F

p



superficie 
S
Occhiello pressione
• per applicare una forza all'acqua o all'aria, oppure a un solido plastico o
granulare è necessario spingere su una certa superficie; 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
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 forzapeso
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)
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 pressione-2
Preparazione di Esperienze
Didattiche di Fisica - classe A059
Le impronte
Oggetti: una vaschetta contenente sabbia umida, oggetti di forma regolare, righello, un foglio
di carta quadrettato, bilancia pesapersone
Attività: 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 tra forza-peso e superficie
Aspetti didattici:
- la profondità dell'impronta come effetto del far
forza sulla sabbia
- misurazioni per difetto e per eccesso
Concetti:
• separare le variabili: forza, superficie, pressione
• la pressione come forza che si esercita sulla singola unità di superficie
• relazioni di proporzionalità tra forza e superficie
• unità di misura della pressione nel sistema SI: il pascal è la pressione
della forza di 1 N su una superficie di 1 m2
Riferimenti:
- G. Meraviglia – La scienza in altalena – Schede di
giochi e scienza - Editoriale Scienza, Trieste, 1999
- B. Knapp – Quanto misura? – Osservatorio,
Editoriale Scienza, Trieste, 1994
- S.M.S. “E. Fermi” di Burolo - Attività di
Laboratorio Scientifico
- www.iapht.unito.it
La pressione-3a
Attacco e interdisciplinarietà:
- attività ludiche
- educazione motoria
Le impronte
La fisica:
forza
• separare le variabili: forza, superficie, pressione
pressione 
superficie
• la pressione come forza che si esercita sulla singola unità di
f

p 
superficie
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
Contesto:
- la conduzione di attività ludiche con la sabbia è consigliata a tutti i livelli, prima di introdurre il
concetto di pressione e come raccordo con la scuola elementare e dell’infanzia
- osservazioni più impegnative e misure più raffinate vanno adattate alla classe e al momento, anche
in previsione di un raccordo con la scuola secondaria superiore
La pressione-3b
Preparazione di
Esperienze Didattiche
di Fisica - classe A059
La siringa
Oggetti: alcune siringhe tipo “usa e getta” senza ago, del pongo, un elastico tarato o
un dinamometro o bottiglie piene di acqua
Attività:
• 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
Concetti:
• separare le variabili: forza, superficie, pressione
• la pressione come forza che si esercita sulla singola unità di superficie
• relazioni di proporzionalità tra forza e superficie
• 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 105 Pa
Attacco (spunti e continuità):
- attività ludiche
Sicurezza
Utilizzando elastici e siringhe, si presti
particolare attenzione nella eventuale
presenza di ragazzi non ancora rispettosi
delle regole e/o di certi tipi di handicap
Riferimenti:
- www.iapht.unito.it
Aspetti didattici:
• per applicare una forza all'aria, è necessario spingere su una certa superficie
• per calcolare la pressione, si misurano la forza F e la superficie S e si calcola il loro rapporto
La pressione-4a
La siringa
La fisica:
forza
• separare le variabili: forza, superficie, pressione
pressione 
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 superficie, maggiore è la forza che occorre applicare a parità di
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
Contesto:
- la conduzione dell’ attività a livello ludico e qualitativo è fattibile a tutti i livelli
- osservazioni più impegnative e misure più raffinate vanno adattate alla classe e al momento, anche in
previsione di un raccordo con la scuola secondaria superiore
La pressione-4b
Preparazione di
Esperienze Didattiche
di Fisica - classe A059
La pressione e la legge di Boyle
Oggetti: siringa da 20 cc, pongo, bilancia da cucina o bilancia pesapersone
Attività:
• Misurare il diametro interno della siringa e calcolare l’area;
• far entrare nella siringa 20 cc di aria, poi sigillare con il pongo il foro di uscita
• mettere la siringa sulla bilancia pesapersone tenendola verticale e premere sullo
stantuffo fino a ottenere un volume di 15 cc circa; leggere sulla bilancia il “peso”;
• convertire il valore in newton e calcolare la pressione esercitata dividendo per l’area
prima calcolata;
• aggiungere alla pressione così calcolata la pressione atmosferica, che potete
approssimare a 100 kPa, e calcolare la pressione totale;
• ripetere la misura con volumi di 10 e 5 cc;
• costruire il grafico pressione-volume.
Concetti:
•Forza, superficie, volume, pressione
•il grafico pressione-volume
•La legge di Boyle
Aspetti didattici:
• usare la bilancia come dinamometro e ribadire la differenza tra massa
e forza peso;
• Il volume di un gas come grandezza che si può cambiare giocando
sulla pressione
• il concetto di pressione
• rappresentazioni grafiche
Interdisciplinarietà e continuità:
- volumi che variano
Riferimenti:
- M. Palladino Bosia – Fisica in laboratorio, Petrini
Editore
- B. Knapp – Quanto misura? – Osservatorio,
Editoriale Scienza, Trieste, 1994
- www.iapht.unito.it
La pressione-5a
La pressione e la legge di Boyle
pressione 
forza applicata
area
F

p 
S

400
350
300
pressione (kPa)
La fisica:
- esprimere la misura di volume e di superficie con
numero e unità di misura
-unità di misura della forza e conversione da unità
di massa a unità di forza; esprimere la misura di
forza con numero e unità di misura
- la pressione come rapporto tra forza e superficie a
cui la forza è applicata;
- La pressione atmosferica è sempre presente e va
sommata alla pressione esercitata per ottenere la
pressione totale
-il grafico pressione in funzione del volume: i
punti stanno su un ramo di “iperbole”: il volume è
cioè inversamente proporzionale alla pressione
-unità di misura della pressione:
pascal=newton/m2
250
200
150
100
50
0
0
5
10
15
20
25
volume (cc)
Contesto:
- la conduzione qualitativa dell’attività è fattibile a tutti i livelli,
- Misure, calcoli e rappresentazione grafica dei dati raccolti è consigliata in una terza media, anche in previsione di un raccordo
con la scuola secondaria superiore
La pressione-5b
Preparazione di
Esperienze Didattiche
di Fisica - classe A059
La pressione nel palloncino
Oggetti: un palloncino di gomma, una lastra di plexiglas trasparente, lucido su carta
quadrettata, bilancia pesapersone, alcool.
Attività:
• 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)
Concetti:
• in un fluido, la pressione si trasmette a tutti i punti e in tutte le direzioni fino alle pareti del
recipiente (legge di Pascal)
• se la pressione non cambia, aumentando la forza aumenta la superficie su cui la forza è
applicata
• misura della pressione e sue unità di misura (SI): il pascal è la pressione della forza di 1
N su una superficie di 1 m2
Aspetti didattici:
• per applicare una forza all'acqua o all'aria, è necessario spingere su una certa superficie
• per calcolare la pressione, si misurano la forza F e la superficie S e si calcola il loro
rapporto
Attacco (spunti e continuità):
- attività ludiche
Sicurezza
Utilizzando palloncini gonfiabili, si presti
particolare attenzione nella eventuale
presenza di ragazzi non ancora rispettosi
delle regole e/o di certi tipi di handicap
Riferimenti:
- www.iapht.unito.it
La pressione-6a
La pressione nel palloncino
La fisica:
• separare le variabili: forza, superficie, pressione
• la pressione come forza che si esercita sulla singola unità di superficie
• relazione di proporzionalità diretta tra forza e superficie: maggiore
forza
è la forza con cui si schiaccia, maggiore è la superficie che si crea
pressione 
superficie
al contatto palloncino-lastra
f

• unità di misura della pressione nel sistema SI: il pascal è la pressione
p 
S

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’.
Contesto:
- la conduzione dell’ attività a livello ludico e qualitativo è fattibile a tutti i livelli
- osservazioni più impegnative e misure più raffinate vanno adattate alla classe e al momento, anche in
previsione di un raccordo con la scuola secondaria superiore
La pressione-6b