Principio di Archimede
nei fluidi gassosi
baroscopio
Schermo completo - cliccare quando serve…
L’aria pesa in funzione della densità, composizione, temperatura,
dinamometri
Per confronto si determina il peso
del volume di aria contenuto nel
palloncino
Scala graduata
Palloncino svuotato dall’aria prima contenuta
Palloncino di vetro con aria a pressione atmosferica e condizioni standard
Pressione atmosferica e barometro torricelliano
tubo di vetro lungo circa 1 metro, riempito di mercurio, capovolto e inserito in
bacinella contenente mercurio:lasciare libera la estremità aperta del tubo:si
osserva che il mercurio scende e si ferma ad una certa altezza (che varia con
le condizioni sperimentali:temperatura, densità dell’aria, umidità, latitudine,
altezza e altro:in condizioni standard la colonna di mercurio si ferma e mostra
una lunghezza di 76 cm rispetto alla superficie libera nella vaschetta
76 cm
80 cm
cliccare
Il mercurio scende per effetto del suo peso e dovrebbe portarsi allo stesso livello
nella vaschetta e nel tubo (vasi comunicanti…)
invece si ferma (a 76 cm):ci deve essere una forza uguale e contraria al suo
peso che impedisce di continuare a scendere:tale forza può essere dovuta alla
azione dell’aria (che avendo un peso) può esercitare anche una pressione:
tale pressione esercitandosi anche dal basso verso l’alto può equilibrare la
pressione dovuta al peso di una colonna di mercurio che abbia lo stesso valore
della pressione atmosferica: pressione = densità*altezza*g
1Kg
76 cm
80 cm
1Kg
1Kg
cliccare
Colonna d’aria
con pressione
Pressioni diverse per diverse caratteristiche dell’aria
diversa
barometro
• La pressione misurata dalla altezza
del barometro varia con il variare delle
caratteristiche atmosferiche
• Aria ciclonica, calda, umida esercita minore pressione:
barometro scende sotto i 76 cm (brutto tempo…)
• Aria anticiclonica, fredda, secca, esercita maggior
pressione:barometro sale oltre 76 cm (bel tempo)
• Con la altitudine, cambia la altezza della colonna
di aria che esercita pressione,cambia temperatura,
cambia densità, composizione:in genere la pressione
diminuisce con la altezza (altimetro)
La altezza del mercurio risulta indipendente dalla forma e inclinazione dei tubi
Aspirando aria dal tubo, il mercurio sale
fino a circa 76-80 cm per effetto della
pressione perché il peso di tale colonna
equivale a circa 1 Kg/cq = atmosfera
La colonna di
acqua che può
essere equilibrata
da una atmosfera
pesa 1 Kg/cq e
deve essere alta
circa 10 m per
avere tale peso
Massima altezza
alla quale può
salire l’acqua per
effetto della
pressione
atmosferica
Disco girevole con leva :agli estremi sono posti un pesetto e una sfera di vetro:
in presenza di aria nel contenitore si verifica un equilibrio come se i due corpi
avessero lo stesso peso:aspirando l’aria si osserva uno squilibrio a favore della
sfera che mostra di pesare più del pesetto
Peso apparente
Peso apparente
interpretazione
• I due corpi hanno diverso peso,misurabile
con dinamometro:entrambi risentono della
azione della gravità , ma nell’aria subiscono una spinta
verso l’alto per effetto del volume spostato :spinta che
contrasta l’attrazione verso il basso:
minore per il pesetto, maggiore per la sfera
Permane equilibrio
estraendo l’aria dal contenitore, viene meno la
spinta sostentatrice e per la sola azione della
gravità si manifesta lo squilibrio a favore
del peso maggiore:la sfera
Disco girevole con leva :agli estremi sono posti un pesetto e una sfera di vetro:
in presenza di aria nel contenitore si verifica un equilibrio come se i due corpi
avessero lo stesso peso:aspirando l’aria si osserva uno squilibrio a favore della
sfera che mostra di pesare più del pesetto
Peso reale
Peso apparente
Peso reale
Peso apparente
Bilancia con agli estremi due corpi con lo stesso peso reale
estraendo il cilindro interno a un corpo, non si cambia il peso reale ma il volume
del corpo aumenta:con esso aumenta la spinta ricevuta dall’aria e quindi il suo
peso reale sembra diminuire:squilibrio
spinta
Pesi reali uguali :equilibrio
Pesi apparenti diversi:squilibrio
Pallone aerostatico e spinta ascensionale
Spinta ascensionale
Peso pallone
Spinta dell’aria
Un pallone pieno di gas leggero
es.idrogeno, elio, aria calda
sposta un pari volume di aria
più densa:sia il peso del pallone
con gas minore del peso del
volume di aria spostato:se il
pallone viene svincolato da
sostegno comincia a salire
per effetto della differenza tra
la forza peso e la spinta ricevuta
dall’aria spostata:
spinta ascensionale
spinta dell’aria – peso pallone
Il pallone salendo incontra aria
sempre meno densa e quindi,
anche se si dilata un poco,ad
un certo punto il suo peso
diventa uguale alla spinta:
la spinta ascensionale si annulla
Eliminando zavorra il peso diminuisce e riprende a salire
Eliminando gas, il volume diminuisce e ritorna a scendere
Eliminando zavorra il peso diminuisce e riprende a salire
Eliminando gas, il volume diminuisce e ritorna a scendere
Peso costante dell’aerostato
La spinta dell’aria con la altezza va riducendosi anche se aumenta un poco il
volume del pallone che la sposta, essendo più rarefatta:
anche la spinta
ascensionale va riducendosi fino ad annullarsi quando peso e spinta sono
uguali
Spinta ascensionale
Spinta iniziale dell’aria
Un cilindro contiene aria e un pistone a tenuta scorrevole al quale viene
collegato un peso: quando si produce il vuoto aspirando l’aria dal cilindro,
lo stantuffo si sposta lungo il cilindro sollevando il peso, spinto dalla
pressione atmosferica che si esercita dal basso verso l’alto
Pompa per estrarre aria
Cilindro
pistone
peso
Pressione atmoferica