Come calcolare la profondità dalla pressione

Tramite: O2O
Difficoltà: media
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Introduzione

Leggi, equazioni, Pascal, Newton. Per qualcuno tutto ciò avrà poco significato, ma i più esperti già avranno capito in che campo ci troviamo. Siamo nel campo della statica dei fluidi, meglio nota come idrostatica. L'idrostatica è la scienza, branca della meccanica dei fluidi, che studia i fluidi in stato di quiete. È una materia presente in diverse facoltà universitarie, tra cui ingegneria e matematica. Le principali caratteristiche di questo mondo sono le relazioni che intercorrono fra le proprietà come pressione, forza e posizione. In questa breve guida vi forniremo qualche utile consiglio su un argomento piuttosto spinoso. L'argomento in questione è come calcolare la profondità dalla pressione. La pressione, come si può facilmente intuire, è fondamentale nello studio della statica in quanto, al crescere della profondità o dell'altitudine, avremo pressioni di carico molto differenti fra loro.

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Occorrente

  • nozioni di idrostatica
  • calcolatrice
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Legge di Stevin

Uno dei metodi più accreditati per calcolare la profondità dalla pressione è attraverso la Legge di Stevin. In italiano è più nota come legge di Stevino. Simon Stevin fu il primo che formulò l'equazione lineare per calcolare la pressione presente ad una data profondità entro una colonna di fluido. Naturalmente solo se si conosce anche la densità del fluido in questione. La legge di Stevin si considera una semplificazione della più complessa equazione di Eulero, leggi che regolano il funzionamento dei fluidi, sia a livello macroscopico che microscopico. Un esempio concreto del concetto di calcolo di profondità dalla pressione è la forza gravitazionale che spinge le porzioni di liquido in una colonna d'acqua La legge di Stevin, assieme a quella di Archimede e quella di Torricelli, è il cardine di questa mateia.

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Formula

Per calcolare la profondità dalla pressione ci avvaliamo quindi della Legge di Stevin.
La legge di Stevin sostiene che una colonna di fluido con densità costante P esercita in un suo punto di profondità h una pressione direttamente proporzionale alla profondità Δz e al campo medio . Nel caso della "nostra" Terra il valore medio da tenere presente è naturalmente quello del campo gravitazionale terrestre. Il suo valore è il seguente: g≈9,8 m/s². Più di campo medio possiamo definire g come un'accelerazione, la cosiddetta accelerazione di gravità.
La formula della Legge di Stevin sarà dunque la seguente:
Δp=p Δz
che, in forma vettoriale diventa:
Δp=p Δr.

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Pressione idrostatica assoluta

Per calcolare la pressione dalla profondità si deve tenere presente un'altra cosa fondamentale. Se il liquido in questione è omogeneo, la variazione della sua pressione è direttamente proporzionale alla sua distanza dalla superficie libera, alla sua accelerazione e alla densità del liquido. Ancora non basta però. A tutto ciò dobbiamo sommare la pressione atmosferica alla superficie del liquido. La pressione atmosferica alla superficie del liquido, si trasmette nel fluido per mezzo della Legge di Pascal. Solo in questo modo si otterrà ciò che in gergo si chiama pressione idrostatica assoluta. Le pressioni, a seconda della profondità, si possono dire relative e assolute. In genere, ci si riferisce alla pressione assoluta quando si parla di una pressione che ha tenuto conto della pressione atmosferica. Siamo giunti a quest'ultimo passo della guida che forse è il più importante e pertanto c'è bisogno di molta più concentrazione.Vi auguriamo un buono studio e un grande in bocca al lupo!

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Consigli

Non dimenticare mai:
  • Se il concetto vi risulta troppo ostico, fatevi aiutare da un esperto in materia! Saprà chiarirvi tutti i punti più complicati!
  • Senza entrare in troppi tecnicismi, la legge di Stevin può essere trovata in qualsiasi libro di liceo.
Alcuni link che potrebbero esserti utili:

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