Corso di Laurea in Tecnologie per la Chimica Esame di Fisica Sperimentale con Laboratorio

1. 13 Marzo 2002 Daniela Rebuzzi Fisica Sperimentale con Laboratorio 1 Corso di Laurea in Tecnologie per la ChimicaEsame di Fisica Sperimentale con Laboratorio RICHIAMI DI IDROSTATICA problemi RICHIAMI DI IDRODINAMICA problemi

2. 13 Marzo 2002 Daniela Rebuzzi Fisica Sperimentale con Laboratorio 2 IDROSTATICA Pressione Media su una superficie di area A = rapporto tra la forza e l�area su cui essa agisce (la forza, per convenzione, � perpendicolare all�area) ? P= F/A Pressione Atmosferica Standard 1.01�105 Pa - 1 atm=1.013�105 Pa - 1 torr=1mm di Hg=133.32 Pa Pressione Idrostatica esercitata da una colonna di fluido di altezza h e densit� ? ? P= ?gh Principio di Pascal ? Pc = P0 +?gh Principio di Archimede ? un corpo immerso in un fluido (completamente o parzialmente) riceve una spinta verso l�alto da una forza pari al peso del volume di liquido spostato Frisultante (verso l�alto) = Vg(?f - ?0)

3. 13 Marzo 2002 Daniela Rebuzzi Fisica Sperimentale con Laboratorio 3 Problemi Legge di Pascal Qual � la pressione minima che deve essere prodotta dal cuore di una giraffa per far arrivare il sangue fino alla testa, supponendo che la distanza cuore-testa sia 200 cm? Qual � la pressione esercitata su un nuotatore che nuota 5 m sotto la superficie di un lago? Quale altezza pu� raggiungere l�acqua nelle tubature di un edificio se il manometro indicatore della pressione dell�acqua segna che al piano terra essa � 270 kPa? Il manometro a tubo aperto. In un tubo ad U una colonna di acqua di 40 cm sostiene una colonna di fluido sconosciuto alta 31 cm, qual � la densit� di quest�ultimo? Paradosso idrostatico.

4. 13 Marzo 2002 Daniela Rebuzzi Fisica Sperimentale con Laboratorio 4 Problemi Principio di Archimede Per determinare la densit� di un campione di minerale, un geologo trova che 80 g bilanciano il campione quando lo si pesa in aria e 75 g quando lo si pesa in acqua. Qual � la densit� del campione? Si sospetta che una pepita d�oro (? = 19.3 g/cm3) sia cava al centro. Se la sua massa misurata in aria � 38.25 g e misurata in acqua � 36.22 g, qual � il volume della cavit� centrale della pepita? La densit� del ghiaccio � 920 kg m-3 mentre quella dell�acqua del mare � 1025 kg m-3. Quale frazione di un iceberg rimane sommersa? Calcolare il volume di un pallone aerostatico di 5 kg riempito con He (? = 0.178 kg/m3) in grado di sollevare un carico di 30 kg (?aria = 1.29 kg/m3)

5. 13 Marzo 2002 Daniela Rebuzzi Fisica Sperimentale con Laboratorio 5 IDRODINAMICA Fluidi Incomprimibili in moto laminare Flusso o Portata di un fluido che scorre con velocit� v attraverso un condotto di sezione A ? Q = Av = cost. (equazione di continuit� o della conservazione della massa) Viscosit� ? di un fluido = misura dello sforzo tangenziale per ottenere un gradiente di velocit� (variazione nel tempo dello scorrimento angolare entro il fluido) unitario Legge di Poiseuille ? flusso di un fluido attraverso un tubo cilindrico di lunghezza L e raggio R Q=? R4(Pi-P0)/8?L Lavoro compiuto da un pistone nel comprimere un volume V di un fluido contro una pressione opposta P ? L = PV

6. 13 Marzo 2002 Daniela Rebuzzi Fisica Sperimentale con Laboratorio 6 IDRODINAMICA Lavoro compiuto da una pressione P per spostare una superficie di area A di una distanza ?x ? L= PA ?x = P ?V Equazione di Bernoulli per il flusso costante di un fluido che scorre in modo continuo ? P + 1/2?v2 + ?gh = cost. Teorema di Torricelli la velocit� di efflusso da un foro situato ad una distanza h sotto la superficie di un liquido � ?2gh (se vale l�eq. di Bernoulli e la superficie � immobile) Moto Turbolento-Numero di Reynolds NR di un fluido di viscosit� ? e densit� ? che fluisce con velocit� v attraverso un tubo di diametro ? NR = ?vD/? Flusso Turbolento quando NR > 2000 per i tubi e 10 per gli ostacoli

7. 13 Marzo 2002 Daniela Rebuzzi Fisica Sperimentale con Laboratorio 7 Problemi Portata Se la velocit� di un liquido che esce da un rubinetto di 2 cm di diametro � 5 cm/s, stabilire qual�� la velocit� della colonna di liquido in un punto in cui il suo diametro � 1 cm. Principio di Bernoulli -Paradosso idrodinamico Arterie ostruite. Qual � la velocit� con cui l�acqua fluisce da un foro sul fondo di un recipiente riempito fino ad una altezza h? Traiettoria di una palla �con effetto�. Portanza nell�ala di un aeroplano. Tubo di Venturi. Moto Turbolento Con che velocit� una goccia di pioggia (r=1.5 mm) pu� cadere nell�aria se il flusso che la circonda � turbolento con NR=10 ed ?aria= 1.8 10-5 Pa�s e ?aria=1.29 kg/m3)?