Idrostatica è una branca della fisica che studia le caratteristiche dei fluidi a riposo. In particolare, instaura rapporti con il pressione esercitato su corpi immersi in fluidi come aria atmosferica e acqua.
Guardaanche:Concetti importanti per lo studio dell'idrostatica
Cos'è l'idrostatica?
IL Idrostatica è un'area della Fisica che studia le proprietà dei fluidi a riposo. Tra le proprietà fisiche dei fluidi, possiamo evidenziare le più importanti: densità,pressione e forza di galleggiabilità. Intendiamo come fluidi le sostanze capaci di assumere la forma del loro contenitore, mutando forma sotto l'azione di una forza esterna.
IL densità è un parametro importante, poiché questa proprietà misura la quantità di materia che un fluido ha in un dato spazio. Secondo il Sistema Internazionale di Unità (SI), la densità di un fluido si misura in chilogrammipermetropolitanacubo (kg/m).
IL pressioneidrostatico misura il forza per unità di superficie che un fluido a riposo è in grado di esercitare contro una superficie. Maggiore è la profondità di un corpo immerso in un fluido, maggiore è la pressione esercitata su di esso. L'unità di pressione nel SI è il is
pasquale (Pa), che è equivalente alla pressione di 1 newton per metro quadrato (N/mq).oh galleggiabilità, a sua volta è la forza che ogni fluido esercita sui corpi in esso immersi. La forza di galleggiamento è responsabile dell'espulsione delle bolle di gas dalle bevande gassate. Inoltre, fa galleggiare sull'acqua un sughero, una nave o un cubetto di ghiaccio. La forza di galleggiamento è descritta da Teorema di Archimede, e la tua unità è la newton (N).
pressione idrostatica
IL pressioneidrostatico è la pressione esercitata da una colonna di fluido a riposo. Per calcolare il modulo della pressione idrostatica esercitata da un fluido, usiamo il principiofondamentaledàIdrostatica:
La differenza di pressione tra due punti in un fluido è determinata dal prodotto della sua densità, il modulo di gravità locale e la differenza di altezza tra questi punti. |
Il principio fondamentale dell'idrostatica afferma che maggiore è la profondità di un fluido, maggiore sarà la pressione che eserciterà.
Possiamo tradurre il principio fondamentale di idrodinamica nella seguente equazione:
P – differenza di pressione (Pa)
d – densità del fluido (kg/m³)
Oh – dislivello tra i punti fluidi (m)
Un'attenta analisi del principio sopra esposto permette di concludere che:
Due punti che giacciono al stessa altezza in un fluido avranno la stessa pressione;
tutto fluido dentro equilibrio presenta la sua superficie libera disposta nella direzione orizzontale;
La pressione in un fluido aumenta con la sua profondità.
→ Teorema di Pascal e pressione
Secondo Teorema di Pascal Pa, ogni aumento di pressione su un fluido ideale, cioè un fluido non comprimibile, continuo e senzaviscosità, si trasmette omogeneamente in tutto il suo volume. Una delle applicazioni del principio di Pascal è nel funzionamento di presse idrauliche e pistoni.
F – forza applicata (N)
IL – area di applicazione della forza (m²)
Idrostatica e densità
IL densità è una delle proprietà più importanti di un fluido. Attraverso di essa è possibile determinare la quantità di materia che costituisce un fluido in un dato volume. La definizione di densità è mostrata di seguito:
d – densità (kg/m³)
m – massa (kg)
V – volume (m³)
La densità di un fluido viene misurata in base alla densità dell'acqua pura, il cui modulo è 1.0 chilogrammopermetropolitanacubo. Esistono diverse unità di densità comunemente utilizzate nello studio dell'idrostatica. Dai un'occhiata ad alcuni di essi nella figura seguente e cogli l'occasione per imparare come eseguire conversioni di unità quando necessario:
Equivalenza tra le principali unità di densità.
Guardaanche: Differenze tra densità e massa specifica
Galleggiabilità e idrostatica
Quando inserito in un fluido, un corpo occupa parte dello spazio precedentemente occupato dal fluido stesso. Quindi, il fluido eserciterà su questo oggetto una forza diretta verso l'alto di una grandezza pari al peso del fluido che è stato spostato a causa dell'inserimento del corpo al suo interno.
La definizione presentata sopra è stata sviluppata da ArchimedenelSiracusa, un importante matematico, inventore e fisico Greco. La tua dichiarazione originale è presentata di seguito:
"Ogni corpo immerso in un fluido a riposo subisce, da parte del fluido, una forza verticale verso l'alto, la cui intensità è uguale al peso del fluido spostato dal corpo." |
Il modulo della forza di galleggiamento può essere calcolato utilizzando la seguente definizione:
La spinta esercitata dipende dal volume (V) di fluido spostato dall'inserimento di un corpo, dalla densità del fluido e dalla gravità locale.
La spinta di galleggiamento esercitata da un fluido nodipenderà, quindi, di Pesodicorpo o il tuo densità, ma si di densitàdifluido, dà gravitàLocale Viene da volumenelfluidospostato, che, a proposito, è, pari al volume della parte del corpo che è immerso al fluido.
Sebbene la galleggiabilità non sia determinata dalla densità corporea, attraverso la relazione tra densità corporea e fluida, è possibile sapere se il corpo galleggerà, resterànelequilibrio o sommergerà. Orologio:
se il corpo è Di piùdenso che il fondo, tenderà ad affondare;
Se il corpo ha una densità Il prossimo quella del fluido, tenderà a rimanere in equilibrio;
Se il corpo ha densità più piccolo rispetto alla densità del fluido, tenderà a fluttuare.
peso apparente
Pesoapparente è il risultato di forze Peso e galleggiabilità che agiscono su un corpo immerso in un fluido. Quando immerso nel fluido, il corpo apparirà più "Leggero" di quanto non sia realmente. Questo perché la forza di galleggiamento agisce su questo corpo nella direzione verticale, sempre puntato persu.
oh Pesoapparente può essere calcolato come segue:
PAP – peso apparente (N)
P – peso corporeo (N)
E – spinta sul corpo (N)
Formule Idrostatiche
Controlla di seguito alcune delle principali formule utilizzate nello studio dell'Idrostatica.
→ Principio Fondamentale dell'Idrostatica
Il principio fondamentale dell'Idrostatica permette di calcolare la differenza di pressione tra due punti di diversa altezza all'interno di un fluido ideale.
→ Densità
La densità misura la quantità di materia contenuta in un fluido o in un corpo per unità di spazio da esso occupata:
→ Teorema di Pascal
Il teorema di Pascal indica che l'aumento di pressione esercitato su un fluido in equilibrio si distribuisce su di esso in modo integrale ed omogeneo:
→ galleggiabilità
La galleggiabilità è la forza esercitata da un fluido che è stato spostato dalla sua posizione a seguito dell'inserimento di un corpo. La galleggiabilità dipende dal volume del fluido spostato, dalla gravità locale e dalla densità del fluido:
→ peso apparente
Il peso apparente è la forza risultante su un corpo inserito completamente o parzialmente in un fluido:
Esercizi idrostatici
1. Determinare la differenza di pressione tra due punti situati a 10 me 20 m di profondità in un lago di acqua salmastra con densità pari a 1200 kg/m³.
adottare:
g = 10 m/s²
Risoluzione
Per calcolare la differenza di pressione tra i due punti citati nell'esercizio, utilizzeremo il principio fondamentale dell'Idrostatica:
'
In questo modo avremo il seguente calcolo:
Di Me. Rafael Helerbrock
