I fluidi Liquidi e aeriformi Statica dei fluidi: proprietà dei fluidi in quiete Dinamica dei fluidi: proprietà dei fluidi in moto Densità e pressione

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  • I fluidi Liquidi e aeriformi Statica dei fluidi: propriet dei fluidi in quiete Dinamica dei fluidi: propriet dei fluidi in moto Densit e pressione
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  • = m/V dimensioni: [m]/[l] 3 unit di misura: Kg/m 3 Pressione = F/S dimensioni:[m]/[l][t] 2 unit di misura: 1) nel sistema SI: Pascal Pa 2) 1 bar = 10 5 Pa 3) nel sistema CGS 1 baria = 10 -1 Pa 1 bar = 10 6 barie 4) 1 atm = 1,01*10 5 Pa 1atm 1bar
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  • Legge di Pascal La pressione esercitata su una superficie qualunque di un liquido si trasmette con la stessa intensit su ogni altra superficie a contatto con il liquido, indipendentemente da come questa orientata.
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  • Applicazioni: il torchio idraulico Il Torchio idraulico consente di equilibrare una forza molto intensa esercitando una piccola forza su un liquido; Pa=Pb Fa/Sa = Fb/Sb Fb = Sb/Sa * Fa la forza Fa viene amplificata; anche il martinetto e i freni a disco e a tamburo della macchina sono altre applicazioni di questa legge
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  • La pressione nei liquidi dovuta al loro peso La legge di Stevino d la pressione che subisce uno strato di liquido a profondit h dovuta al peso del liquido sovrastante e alla pressione atmosferica
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  • La pressione non dipende dalla forma del recipiente (fig. in alto) Vasi comunicanti (fig. in basso)
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  • Peso specifico p = mg/V = g unit di misura N/m 3 Ex: trovate le dimensioni Densit relativa = (corpo)/ (acqua)=m(corpo)/m(acqua) = peso specifico relativo
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  • La spinta di Archimede Un corpo, immerso in un fluido in equilibrio, subisce una spinta verso lalto pari al peso del fluido spostato: S= p 1 V (la spinta applicata al baricentro del fluido spostato) (V il volume della parte immersa)
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  • Perch la nave non affonda? Perch i sottomarini sono in grado sia di galleggiare che di navigare sottacqua?
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  • La pressione atmosferica Laria fatta di atomi, ha un peso e quindi esercita una pressione seguendo la legge di Pascal Esperimento di Torricelli
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  • Il valore della pressione atmosferica nelle diverse unit Una unit molto usata in pratica latmosfera (atm): 1 atmosfera la pressione idrostatica esercitata da una colonna di mercurio alta 76 cm, alla temperatura di 0C e al livello del mare C.G.S. 1 atm = 13,6 * 980*76 = 1012928 barie = 1,03 * 10 6 barie S.I 1 atm = 13600 * 9,81 * 0,760 = 1,01 * 10 5 Pa. S.T. Poich 1kgp = 9,8 N e 1m 2 = 10 4 cm 2 1 atm = 1,01 * 10 5 * (1/9,8) * (1/10 4 ) = 1,033kg p /cm 2 Unaltra unit usata in meteorologia il torricelli (torr):pressione esercitata da una colonnina di mercurio di 1 mm:1 atm= 760 torr
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  • Strumenti di misura della pressione Barometro: misura la pressione atmosferica Manometro: misura la pressione del gas racchiuso in un recipiente
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  • Dinamica dei fluidi
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  • Perch se diminuisco con un dito larea della bocca del tubo lacqua esce con maggiore velocit? S v = cost se diminuisce S deve aumentare v Attenzione! Equazione di continuit e corrente stazionaria sono due concetti diversi
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  • Equazione di Bernoulli Una legge di conservazione per i fluidi : lequazione di Bernoulli studia il moto di una porzione di fluido tenendo conto della pressione esercitata su di esso da altre porzioni di fluido, della velocit della porzione stessa, della forza peso cui essa soggetta (conduttura non orizzontale)
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  • Lequazione di Bernoulli si ricava dalla legge di conservazione dellenergia meccanica Si fanno delle ipotesi semplificatrici: 1) corrente stazionaria 2) fluido incompressibile 3) si trascura lattrito Lequazione di Bernoulli spiega perch laereo vola
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  • Teorema di Torricelli La velocit di deflusso di un liquido attraverso un foro in un recipiente dipende dal dislivello tra il foro ed il pelo libero del liquido (deriva dallequazione di Bernoulli) Ya Yb V = [2g(Ya-Yb)] 1/2
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  • Viscosit: attrito causato dalle pareti del condotto Se nel fluido non ci sono vortici, un fluido si pu pensare formato da tanti strati che scivolano gli uni sugli altri. La superficie del condotto rallenta lo strato a diretto contatto e tale rallentamento si propaga agli strati pi lontani La forza che necessaria per mantenere in moto con velocit v uno strato di fluido di area S e a distanza d dalla parete : La forza tanto maggiore quanto maggiore la velocit e la sezione e quanto minore d (ovvero quanto pi il fluido vicino alla parete)
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  • Attrito su un corpo che si muove in un fluido Se la velocit del corpo non tanto elevata da creare vortici, la forza di attrito del fluido data dalla legge di Stokes F direttamente proporzionale alla velocit. In presenza di vortici la F v aumenta risultando proporzionale al quadrato della velocit
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  • La caduta di un grave nellaria
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  • La tensione superficiale, la forma della superficie libera di un liquido e la capillarit sono dovuti alle seguenti forze:
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  • Tensione superficiale Le molecole della superficie libera di un liquido subiscono forze di coesione attrattive dalle molecole del liquido sottostante e formano un sottile strato che tende a comprimere il liquido. Esso si comporta come se fosse avvolto da una sottile membrana elastica tesa. Per alcuni liquidi, come il mercurio che non aderisce ai corpi, tale membrana si contrae a tal punto da far assumere alle gocce di liquido la forma sferica.
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  • Il rapporto tra forze di coesione e forze di adesione determina la forma della superficie libera di un liquido. In prossimit delle pareti del recipiente la superficie libera dei liquidi si incurva assumendo una forma detta menisco che pu essere concava o convessa.
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  • Si chiamano capillari quei vasi molto sottili il cui diametro interno non superi i 2 mm. In tali vasi le forze di adesione e di coesione sono preponderanti rispetto al peso e quindi per essi non vale pi la legge dei vasi comunicanti