La pressione idrostatica

La pressione idrostatica
Parte qualitativa
Per l’esperimento hai a disposizione un recipiente trasparente con dell’acqua e un tubicino di plastica piegato ad U fissato a un
supporto verticale; l’estremo più lungo del tubicino è lasciato libero. All’interno del tubo ad U è stata versata un po’ di acqua
(eventualmente colorata). Come puoi osservare, la superficie libera dell’acqua è allo stesso livello nei due rami del tubicino ad
U [manometro].
Quale pressione viene esercitata sulla superficie del liquido nei due rami del manometro?
Però, se soffi appena appena ad un estremo del tubicino, questa maggior pressione dell’aria si trasmette tale e quale al liquido
che la compensa esattamente alzandosi nel ramo che sta dall’altra parte. [Non soffiare troppo forte altrimenti l’acqua colorata
può schizzare fuori!]
Osserva poi che cosa succede all’acqua nel tubo ad U se immergi poco alla volta il tratto libero del tubicino nell’acqua della
bottiglia. Spiega. Quale pressione viene esercitata sulla superficie del liquido nel ramo aperto del tubo ad U? Quale pressione
nel ramo collegato con l’estremo del tubicino immerso?
Parte quantitativa
• Fissa il righello millimetrato in verticale lungo la bottiglia con l’elastico di
gomma, in maniera che possa servire per misurare la profondità nell’acqua.
• Lega la bacchetta di vetro parallelamente all’estremità del tratto libero del
tubicino. Così potrai immergerlo nella bottiglia mantenendolo vicino alla
parete, in modo che sia più agevole la lettura della profondità nell’acqua.
Immergi l’estremo libero del tubicino nell’acqua per pochi centimetri. Osserva
con attenzione a quale profondità si trova l’aria a contatto con l’acqua. Sarà la
pressione a questo livello quella che verrà trasmessa attraverso l’aria al
manometro. Questo la compenserà esattamente con il dislivello tra i due rami.
• Fissa la striscia di carta millimetrata al supporto verticale con il nastro
adesivo, in modo che possa servire per misurare il dislivello nei due rami.
• Immergi ora la bacchetta con il tratto di tubicino ad una data profondità e
prendine nota. Facendo attenzione a non spostarti da quella profondità, misura
il dislivello tra le superfici libere dell’acqua colorata nei due rami del tubicino
ad U. Ripeti la misura a profondità sempre maggiori (non inferiori a 5 cm)
raccogliendo almeno 6/7 coppie di dati: ogni volta, misura la profondità h alla
quale si trova l’aria a contatto con l’acqua e il dislivello nei due tubi a U, che
sarà espresso in mm di acqua.
Quale pressione viene esercitata sulla superficie del liquido nel ramo aperto del manometro? Quale pressione nel ramo
collegato al tubicino immerso? Che cosa misura quindi il dislivello nel manometro? In quale unità di misura?
Raccogli in una tabella le misure effettuate e costruisci il grafico della pressione (dislivello nel manometro, ovvero nel tubicino
ad U) in funzione della profondità h. Che tipo di proporzionalità ottieni? Verificalo algebricamente individuando la costante di
proporzionalità, con media e incertezze. Se si tratta di una retta, determina anche la sua pendenza.
Ripeti l’esperimento e l’analisi dei dati utilizzando un recipiente di forma diversa e poi con un altro liquido al posto dell’acqua
(per esempio, alcool o una soluzione concentrata di acqua e sale).
Quali conclusioni puoi trarre riepilogando quanto hai trovato nelle varie fasi dell’esperimento?
È possibile usare questo esperimento per misurare indirettamente la densità di un liquido sconosciuto: perché?
Descrivi dettagliatamente come condurresti la misura.