La legge di Pascal: impara l'enunciato e scopri gli esperimenti svolti dal fisico per arrivare a formularla

Legge di Pascal

In questa lezione imparerai a comprendere la legge di Pascal e vedrai tramite quale esperimento il fisico Pascal è stato in grado di giungere alle conclusioni contenute in tale enunciato. Capirai, grazie ad un semplice esempio, come riprodurre tu stesso un breve esperimento che ne dimostri la validità ed infine apprenderai l’impatto che la legge di Pascal, abbinata alla legge di Stevino, può avere su tutti i fluidi.

Anche nella vita di tutti i giorni abbiamo a che fare con la legge di Pascal e con le sue conseguenze. Sei mai stato sgridato per il fatto che premi sul tubetto di dentifricio troppo vicino all’uscita e lasci gran parte del contenuto in fondo? Bene: è la legge di Pascal a permetterti di ottenere del dentifricio indipendentemente dal punto in cui premi sul tubetto.

Hai mai giocato da bambino su uno di quei grossi materassi ad aria? Se un altro bambino saltava su di esso e atterrava con forza tu venivi automatica- mente spinto verso l’alto; anche in questo caso la spiegazione fisica di quanto accade è dovuta alla legge di Pascal.

Sono molteplici gli esempi di applicazione di tale legge, anche nei gesti più naturali come premere su una confezione di maionese o bere da una di quelle confezioni tascabili che si riducono di spessore man mano che la bevanda all’interno viene consumata. Ora che ci siamo resi conto di come la legge di Pascal abbia implicazioni nella vita di tutti i giorni, possiamo procedere a capirne meglio il contenuto.

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Prerequisiti per imparare la legge di Pascal

Video - La legge di Pascal

Per introdurre la legge di Pascal, guarda il video.

 

Guarda su youtube: Legge di Pascal

 

Grazie alla Prof.ssa Daniela Molinari

https://www.amolamatematica.it/

Testo: U. Amaldi, "Dalla mela di Newton al bosone di Higgs", vol.1+2 plus, Zanichelli

Il principio di Pascal

Il principio di Pascal stabilisce che la pressione esercitata in un punto qualsiasi di un fluido si trasmette esattamente allo stesso modo in ogni altro punto di quest’ultimo. Questo fenomeno si verifica sempre con la stessa intensità indipendentemente dalla direzione di applicazione della pressione. Alla base di tale principio c’è l’assunzione che il fluido in questione si trovi confinato all’interno di un determinato spazio. Secondo il principio di Pascal quindi, tutte le volte che esercitiamo una pressione su un fluido, possiamo osservare gli effetti della forza da noi impressa in tutte le sue parti.

L'esperimento di Pascal

Per giungere all’enunciato della legge di Pascal, oggi ormai universalmente noto, il fisico francese eseguì nel 1647 un esperimento pratico. Pascal inserì un tubo lungo 10 m all’interno di una botte di legno ed iniziò a versare dell’acqua fino a raggiungere l’estremità alta del tubo. La pressione dell’acqua salì tanto da arrivare a rompere la botte. L’esperimento evidenziò come le pareti della botte fossero state sottoposte ad una pressione dovuta alla quantità d’acqua contenuta nel cilindro sovrastante. In conclusione l’esperimento mostrò come, dato un tubo sufficientemente lungo, fosse possibile arrivare a livelli di pressione tali da rompere la botte di legno.

Un esempio pratico

Per dimostrare la validità della legge di Pascal puoi provare tu stesso ad eseguire un semplice esperimento: prendi un palloncino 3 e realizza dei minuscoli fori sulle sue pareti utilizzando uno spillo. Le fessure realizzate dovranno essere molto piccole per permettere all’esperimento di procedere nel modo giusto.

Successivamente, avvolgi il palloncino intorno al miscelatore del lavandino di casa ed apri l’acqua così da riempine il contenuto. Noterai che in un primo momento l’acqua resterà contenuta al suo interno; solo quando la pressione all’interno del palloncino raggiungerà un valore adeguato, l’acqua inizierà a fuoriuscire dai fori.

Lo stesso esperimento può essere ripetuto togliendo il palloncino dal getto di acqua prima che quest’ultima inizi a fuoriuscire. Dopo avervi fatto un nodo, potrai notare come premendo su un’estremità del palloncino otterrai la fuoriuscita dell’acqua dalla parte opposta. Questo accade poiché, secondo il principio di Pascal, la pressione esercitata su di un fluido viene trasferita in qualsiasi sua parte con la medesima intensità. Ciò significa dunque che l’acqua sentirà l’incremento di pressione e uscirà dal palloncino attraverso i fori anche se non si preme esattamente in corrispondenza di essi.

Principio di Pascal e legge di Stevino

Il principio di Pascal descrive il comportamento di fluidi sottoposti ad una pressione esterna mentre la legge di Stevino descrive la distribuzione di pressione all’interno di un determinato fluido. Come ci si potrebbe immaginare, i due enunciati sono strettamente correlati. In alcuni casi, infatti, si osserva un aumento di pressione nei fluidi dovuto strettamente ad un’azione esterna, come ad esempio la mano che preme sul palloncino nell’esperimento precedente; in molti altri casi però, l’incremento di pressione potrebbe essere dato dalla fisica stessa del fluido.

Nell’esperimento eseguito da Pascal infatti, la botte di legno era portata a rompersi a causa dell’elevata pressione raggiunta dall’acqua al suo interno. Tale pressione non era stata provocata da un’azione meccanica esterna, bensì dal fatto che il tubo di 10 m fosse stato riempito per tutta la sua lunghezza. In questo esempio l’incremento di pressione è stato provocato dalla colonna di fluido esistente sopra la botte e, come studiato nelle lezioni precedenti, ciò viene spiegato con la legge di Stevino.