Fisica (2): pressione, fluidi, calore, elettricità e ottica

Pressione e fluidi: Pascal, Stevino, Archimede, portata

La pressione è p = F / S e si misura in pascal (1 Pa = 1 N/m²). A parità di forza, meno superficie significa più pressione (una lama affilata taglia meglio). Esempio: 900 N su 0,3 m² danno 3000 Pa. Equivalenze: 1 bar = 10⁵ Pa; 1 atm = 101 325 Pa ≈ 1,013 bar = 760 mmHg (esperimento di Torricelli). La pressione atmosferica diminuisce con l'altitudine.

• Principio di Pascal: una pressione applicata a un liquido confinato si trasmette inalterata in tutti i punti e in tutte le direzioni. Nel torchio idraulico F₂ = F₁ · S₂ / S₁: 100 N su 5 cm² diventano 100 · 400 / 5 = 8000 N su 400 cm².
• Legge di Stevino: p = d · g · h; dipende solo da profondità, densità e g, non dalla forma del recipiente. In acqua ogni 10 m circa si aggiunge circa 1 bar. La pressione assoluta somma quella atmosferica: a 30 m (g = 10) si ha 3 bar idrostatici + 1 = 4 bar. Una pompa che deve salire di 40 m deve vincere 1000 · 10 · 40 = 400 000 Pa = 4 bar. Nei vasi comunicanti un liquido raggiunge lo stesso livello.
• Principio di Archimede: spinta verso l'alto pari al peso del fluido spostato, S = d_fluido · g · V_immerso. 0,02 m³ in acqua con g = 9,8: S = 196 N. Un corpo galleggia se la sua densità è minore di quella del liquido; la frazione immersa è d_corpo / d_liquido (ghiaccio 917 kg/m³: circa 92%). Nell'acqua salata, più densa, una barca emerge di più.

Portata: Q = V / t = S · v, nel SI in m³/s (spesso in L/s o L/min). 1200 L/min = 20 L/s; 3 m³ con 6 L/s richiedono 3000 / 6 = 500 s. Continuità: S₁ · v₁ = S₂ · v₂, se la sezione si dimezza la velocità raddoppia (per questo la lancia restringe l'uscita). Bernoulli: dove un fluido accelera, la sua pressione diminuisce.