Fisica: la pressione

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Introduzione

Nel sistema internazionale l'unità di misura della pressione si chiama pascal, generalmente rappresentata con il simbolo Pa, dal nome del grande scienziato francese, vissuto nel 1600, che diede importanti contributi allo studio della pressione nei liquidi. Un pascal rappresenta la forza di 1 newton esercitata in direzione perpendicolare sulla superficie di 1 Metro quadro. La pressione atmosferica al livello del mare, in condizioni normali, vale 1,013 * 10^5 Pa. Per scopi pratici, questo valore viene spesso usato come unità di pressione e prende il nome di atmosfera tecnica o semplicemente atmosfera. Di seguito verranno date delle utili informazioni sulla pressione in fisica.

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Il peso dell'oggetto

Prendiamo un oggetto avente una massa di un centinaio di grammi e appoggiamolo su di una mano, la cosa che avvertiremo subito sarà una leggera sensazione di peso. Se invece inseriamo uno spillo tra l'oggetto e la mano, questa volta avvertiremo una sensazione di dolore. Queste sono le terminazioni nervose che trasmettono al cervello un messaggio, qualcosa sta distruggendo i tessuti superficiali e cerca di penetrare nella pelle. Questa in fisica è la pressione. In entrambi i casi la forza applicata è la stessa, ovvero il peso dell'oggetto, che è pari a circa un newton. Differente è però la superficie su cui agisce questa forza, qualche centimetro quadrato nel primo caso, una piccola frazione di millimetri quadrati nel secondo. È chiaro che la grandezza responsabile delle nostre sensazioni non è semplicemente la forza, ma la forza divisa per la superficie sulla quale essa agisce. Immaginiamo adesso di camminare sulla neve fresca dopo un'abbondante nevicata. Usando scarpe normali o scarponi faremo una gran fatica perché ad ogni passo affonderemo nella neve.

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Effetto della pressione applicata dal pistone a un liquido

Ora, facciamo un breve esperimento. Prendiamo una sfera metallica piena d'acqua, nella quale sono stati praticati dei forellini, è colleghiamola ad un tubo verticale in cui scorre un pistone. Applicando la forza F al pistone, l'acqua tenderà ad uscire da tutti i forellini, con getti di lunghezza pressappoco uguale che avranno una direzione iniziale perpendicolare a quella della parete. Lo stesso effetto si potrà osservare comprimendo l'acqua contenuta in un sacchetto di plastica, in cui sono stati praticati dei piccoli fori. Tale fenomeno trova spiegazione considerando che la pressione applicata dal pistone si trasmetterà al liquido, il quale a sua volta eserciterà un'eguale pressione su tutte le parti del contenitore in direzione perpendicolare ad esse.

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Formule per determinare la pressione esercitata da due pistoni

Una semplice verifica sperimentale di tale principio si potrà avere, utilizzando due cilindri, collegati con un tubo, in cui scorrono due pistoni a tenuta. Se, per esempio, la sezione S1 del primo cilindro è dieci volte la sezione S2 del secondo, avremo l'equilibrio applicando al primo una forza F1 dieci volte maggiore di quella F2 applicata al secondo. Infatti in condizioni di equilibrio, la pressione esercitata sui due pistoni dovrà essere la stessa cioè, p = F1/S1 = F2/S2. La macchina che avremo realizzato sarà l'equivalente di una leva, in cui il ruolo dei bracci delle forze sarà supportato dalle superfici dei pistoni.

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