Capiscendu a Legge di Pascal
Cumu funziona un cric/sollevatore idraulicu quandu hè adupratu per alzà una vittura ? Cumu funzionanu i freni idraulici quandu sò aduprati per rallentà una vittura ?
Cum'è avemu amparatu in u tema di a Pressione di i Fluidi , ogni fluidu esercita una pressione nantu à tutti l'uggetti cù i quali vene in cuntattu. L'acqua chì mettimu in un bicchieru esercita una pressione nantu à i muri di u bicchieru. In listessu modu, quandu facemu u bagnu in una piscina o in acqua di mare, l'acqua esercita una pressione nantu à tuttu u nostru corpu.
A pressione tutale di l'acqua à una data prufundità, per esempiu, a pressione di l'acqua di mare à una prufundità di 200 metri, hè a somma di a pressione atmosferica esercitata nantu à a superficia di u mare è a pressione misurata à una prufundità di 200 metri. Cusì, in più di u stratu superiore di l'acqua chì esercita pressione nantu à l'acqua sottu à ellu, ci hè ancu l'atmosfera, o l'aria, chì esercita pressione nantu à a superficia di u mare.
A pressione esercitata da u stratu fluidu sopra pò esse discritta cum'è pressione interna perchè hà a so origine in u fluidu, mentre chì a pressione atmosferica pò esse discritta cum'è pressione esterna perchè l'atmosfera hè separata da u fluidu. A pressione atmosferica agisce nantu à tutta a superficia di u fluidu è hè trasmessa in tuttu u fluidu. Dunque, a pressione tutale di u fluidu à una data prufundità hè influenzata micca solu da a pressione di u stratu fluidu sopra, ma ancu da a pressione atmosferica.
Per capisce megliu sta spiegazione, guardemu un liquidu in un cuntinadore.
A pressione di u liquidu in fondu à u cuntinadore hè naturalmente più grande chè a pressione di u liquidu sopra. Più si scende, più grande hè a pressione di u liquidu; à u cuntrariu, più si avvicina à a cima di u cuntinadore, più bassa hè a pressione di u liquidu.
A magnitudine di a pressione hè proporzionale à ρ gh (ρ = densità, g = accelerazione dovuta à a gravità è h = altezza o prufundità). In ogni puntu à a listessa prufundità, a magnitudine di a pressione hè a listessa. Questu vale per tutti i liquidi in ogni cuntinadore è ùn dipende micca da a forma di u cuntinadore.
Sè applicemu una pressione esterna, per esempiu pressendu nantu à a superficia di un liquidu, l'aumentu di a pressione in u liquidu hè u listessu in ogni locu. Dunque, quandu si applica una pressione esterna, ogni parte di u liquidu riceve a listessa parte di pressione. Dunque, a pressione hè sempre a listessa in ogni puntu à a listessa prufundità. Questu hè u Principiu di Pascal, prupostu è chjamatu dopu à u so fundatore, Blaise Pascal (1623-1662). Pascal era un filosofu è scientistu francese.
U principiu di Pascal dice chì a pressione applicata à un fluidu in un cuntainer chjusu serà trasmessa ugualmente à ogni parte di u fluidu è à e pareti di u cuntainer.
Matematicamente si pò scrive cusì:
infurmazione:
p = Pressione, F = Forza, A = Superficie
A parola in rapprisenta a pressione applicata, mentre chì a parola out rapprisenta a pressione trasmessa.
Applicazione di u Principiu di Pascal
Guidati da u principiu di Pascal, l'omu hà sviluppatu parechji strumenti, simplici è sofisticati, per rende a vita più faciule. Alcuni di questi includenu martinetti idraulici, elevatori idraulici, freni idraulici è assai di più.
Cric idraulicu o ascensore
Cumu funziona un martinettu idraulicu o un elevatore hè mostratu in l'imagine.
Un martinettu idraulicu hè custituitu da un vasu cù duie superfici. Nantu à e duie superfici si trova un pistone, cù a superficia di u pistone à manca chì hè più chjuca chè a superficia di u pistone à diritta. A superficia di u pistone hè adattata à a superficia di u vasu. U vasu hè pienu di un fluidu, cum'è un lubrificante.
Sè u pistone, chì hà una piccula superficia, hè spintu in ghjò, allora ogni parte di u liquidu và ancu cun ellu.
pressatu. A quantità di pressione esercitata da u pistone cù una piccula superficia (imagine di manca) hè trasmessa à tutte e parte di u liquidu. Di cunsiguenza, u liquidu pressa nantu à u pistone cù una superficia più grande (imagine di diritta) finu à chì u pistone hè spintu in altu. A superficia di u pistone chì hè pressatu hè chjuca, dunque a forza necessaria per pressa u liquidu hè ancu chjuca. Ma perchè a pressione (Pressione = forza / unità di superficia) hè trasmessa in tuttu u liquidu, a piccula forza si trasforma in una forza assai grande quandu u liquidu pressa nantu à u pistone à diritta cù una grande superficia. Hè raru chì e persone applichinu una forza d'entrata à un pistone cù una grande superficia, perchè ùn hè micca prufittu. In cima di u pistone cù una grande superficia, l'ughjettu o una parte di l'ughjettu da alzà (per esempiu, una vittura) hè generalmente piazzatu.
Ùn vi maravigliate micca s'è una vittura cù una massa assai grande pò esse facilmente alzata semplicemente appughjendu unu di i pistoni. A superficia di u pistone hè assai chjuca, dunque a forza chì applichemu hè ancu chjuca. Tuttavia, sta piccula forza d'entrata pò esse trasfurmata in una forza di uscita assai grande s'è a superficia di uscita hè assai grande.
Sè un martinettu idraulicu hè cuncipitu per alzà una vittura assai pesante, u cuncepitore deve cunsiderà a gravità di a vittura è a forza di uscita di u martinettu. Più grande hè u pesu di a vittura chì hè alzata, più grande hè a superficia di uscita di u martinettu. À u minimu, a forza di uscita generata da un martinettu idraulicu deve esse più grande o uguale à u pesu di l'ughjettu chì hè alzatu.
Esempiu di quistione 1:
A² = 100 cm²
A² = 250 cm²
F1 = 200 N
Dumandatu: F 2
Discussione
Esempiu di quistione 2:
Hè cunnisciutu chì:
A 1 = 100 cm² = 100 x 10⁻⁴ m² = 0,01 m²
A 2 = 250 cm² = 250 x 10⁻⁴ m² = 0,025 m²
Massa di carica = 200 kg
Densità di l'oliu (ρ) = 780 kg/ m³
Altezza di a colonna d'oliu (h) = 2 metri
Accelerazione di gravità (g) = 10 m/ s²
Dumandatu: Chì ghjè a forza minima d'ingressu (F) affinchì u caricu sia in equilibriu (u caricu ùn si move micca)?
Risposta:
