OGGETTI E CONCETTI: la pressione

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OGGETTI E CONCETTI la pressione
Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica
- classe A059

• separazione delle variabili F e S
• misure approssimate di superficie
• pressione e sue unità di misura

Premere sulla sabbia e sul pavimento
Le impronte

• separazione delle variabili F e S
• pressione e sue unità di misura

Tirare per misurare
La siringa
Misurare la pressione nel palloncino

• separazione delle variabili F e S
• pressione e sue unità di misura

Il palloncino schiacciato
Il palloncino sulla bottiglia

• pressione nei fluidi
• il volume occupato dallaria

Spostare laria

• differenza di pressione associata alla posizione
  e al moto dellacqua

Gli zampilli intelligenti
Forare per produrre getti

• pressione nei fluidi e leggi relative
  
• il volume occupato dallaria

Il diavoletto di Cartesio
Affondare o galleggiare

• differenza di pressione associata alla posizione
  e al moto dellacqua

Vasi comunicanti
Travasare i liquidi
D. Allasia, V. Montel, G. Rinaudo, Dipartimento
di Fisica Sperimentale, Università di
Torino S.I.S. Indirizzo Scienze Naturali e
Indirizzo Fisico - Matematico - A. A. 2003
2004
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La pressione le impronte
Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica
- classe A059
Oggetti una vaschetta contenente sabbia umida,
oggetti di forma regolare, righello, un foglio di
carta quadrettato, bilancia pesapersone

• Attività 1) sulla sabbia
• misurare le superfici delle diverse facce su cui
  gli oggetti possono essere appoggiati
• spianare la superficie della sabbia nella
  vaschetta, appoggiarvi su gli oggetti e osservare
  le impronte create
• girare gli oggetti sui diversi lati e osservare
  come variano le impronte, premendo con la mano
  sull'oggetto per vedere quanto è facile/difficile
  creare un'impronta profonda
• mettere la vaschetta sulla bilancia pesa-persone
  e misurare la forza applicata quando si preme con
  loggetto nelle varie posizioni, usando il
  fattore di conversione da kg a N
• 2) sul pavimento
• salire sulla bilancia, pesarsi e convertire in N
  il proprio peso
• appoggiare una scarpa sulla carta e tracciarne
  il contorno
• ricavare la superficie della sagoma disegnata e
  misurarla contando i quadretti racchiusi dalla
  spezzata.
• alternativamente tracciare una spezzata che
  passa tutta all'interno e contare il numero di
  quadretti interni ("per difetto"), poi tracciare
  la spezzata esterna e contare nuovamente ("per
  eccesso") fare la media fra i due conteggi (in
  ogni caso la superficie va sempre espressa come
  numero e unità di misura!)
• calcolare il rapporto fra forza-peso e superficie

• Aspetti didattici
• la profondità dell'impronta come effetto del far
  forza sulla sabbia
• - misurazioni per difetto e per eccesso

Attacco e interdisciplinarietà - attività
ludiche - educazione motoria

• Riferimenti (dove, come e per chi)
• - G. Meraviglia La scienza in altalena Schede
  di giochi e scienza - Editoriale Scienza,
  Trieste, 1999
• - B. Knapp Quanto misura? Osservatorio,
  Editoriale Scienza, Trieste, 1994 (C)
• - S.M.S. E. Fermi di Burolo - Attività di
  Laboratorio Scientifico (A)
• www.iapht.unito.it (L

• Concetti
• separare le variabili forza, superficie,
  pressione
• la pressione come forza che si esercita sulla
  singola unità di superficie
• relazioni di proporzionalità tra forza e
  superficie
• unità di misura della pressione nel sistema SI
  il Pascal è la pressione della forza di 1 N su
  una superficie di 1 m2

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La pressione la siringa
Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica
- classe A059
Oggetti alcune siringhe tipo usa e getta
senza ago, del pongo, un elastico tarato o un
dinamometro o bottiglie piene di acqua

• Attività
• misurare il diametro dello stantuffo di ciascuna
  siringa e calcolarne la superficie
• provare a premere e poi estrarre lo stantuffo,
  per convincersi che è molto facile
• con lo stantuffo premuto a fondo, tappare il
  foro di uscita con del pongo sarà molto più
  difficile estrarre lo stantuffo e, se la siringa
  è grossa, sarà quasi impossibile
• attaccare allo stantuffo un elastico tarato ed
  estrarre lo stantuffo tirando attraverso
  l'elastico, misurando così la forza applicata
• calcolare la pressione
• ripetere con una siringa di diversa capacità e
  confrontare i risultati

Attacco (spunti e continuità) - attività ludiche
Sicurezza Utilizzando elastici e siringhe, si
presti particolare attenzione nella eventuale
presenza di ragazzi non ancora rispettosi delle
regole e/o di certi tipi di handicap

• Concetti
• separare le variabili forza, superficie,
  pressione
• la pressione come forza che si esercita sulla
  singola unità di superficie
• relazioni di proporzionalità tra forza e
  superficie
• unità di misura della pressione nel sistema SI
  il Pascal è la pressione della forza di 1 N su
  una superficie di 1 m2
• la pressione atmosferica è pari a circa 105 Pa

• Riferimenti (dove, come e per chi)
• www.iapht.unito.it (L)

• Aspetti didattici
• per applicare una forza all'aria, è necessario
  spingere su una certa superficie
• per calcolare la pressione, si misurano la forza
  F e la superficie S e si calcola il loro rapporto

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La pressione la pressione nel palloncino
Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica
- classe A059
Oggetti un palloncino di gomma, una lastra di
plexiglas trasparente, lucido su carta
quadrettata, bilancia pesapersone, alcool.

• Attività
• gonfiare il palloncino e provare a schiacciarlo
  dall'alto usando la lastra di plexiglas
  trasparente
• osservare come si allarga o restringe la
  superficie di contatto quando si aumenta o si
  diminuisce la forza con cui si preme sulla lastra
  
• provare anche a variare la pressione nel
  palloncino, gonfiandolo di meno o di più, e
  confrontare le osservazioni con quelle fatte in
  precedenza (per facilitare l'osservazione,
  spruzzare un po' di alcool sulla lastra nella
  zona di contatto)
• mettere poi il palloncino sulla bilancia
  pesapersone, in modo da poter misurare la forza
  che viene applicata e sovrapporre alla lastra di
  plexiglas il lucido quadrettato in modo da poter
  misurare la superficie
• calcolare la pressione esercitata sul palloncino
• ripetere, variando la forza e lo stato del
  palloncino (più o meno gonfio)

Attacco (spunti e continuità) - attività ludiche
Sicurezza Utilizzando palloncini gonfiabili, si
presti particolare attenzione nella eventuale
presenza di ragazzi non ancora rispettosi delle
regole e/o di certi tipi di handicap

• Concetti
• in un fluido, la pressione si trasmette a tutti
  i punti e in tutte le direzioni fino alle pareti
  del recipiente (legge di Pascal)
• se la pressione non cambia, aumentando la forza
  aumenta la superficie su cui la forza è applicata
• misura della pressione e sue unità di misura
  (SI) il Pascal è la pressione della forza di 1
  N su una superficie di 1 m2

• Riferimenti (dove, come e per chi)
• www.iapht.unito.it (L)

• Aspetti didattici
• per applicare una forza all'acqua o all'aria, è
  necessario spingere su una certa superficie
• per calcolare la pressione, si misurano la forza
  F e la superficie S e si calcola il loro rapporto

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La pressione il palloncino sulla bottiglia
Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica
- classe A059
Oggetti un palloncino e una bottiglietta di
plastica

• Attività
• riempire la bottiglietta di acqua sino circa a
  metà
• assicurare il palloncino allimboccatura
• premere vicino al fondo della bottiglietta e
  osservare

• Concetti
• la pressione si propaga quasi istantaneamente
  dalla zona in cui viene applicata a tutto il
  volume occupato dal fluido e in tutte le
  direzioni (legge di Pascal)
• volume di un liquido e volume di un gas
• la variazione di pressione fa spostare il fluido

• Attacco (spunti e continuità)
• attività ludiche
• analisi di un giocattolo (la rana che tira fuori
  la lingua)

• Riferimenti (dove, come e per chi)
• - G. Meraviglia La scienza in altalena Schede
  di giochi e scienza - Editoriale Scienza,
  Trieste, 1999
• - S.M.S. E. Fermi di Burolo - Attività di
  Laboratorio Scientifico (A)
• www.iapht.unito.it (L)

• Aspetti didattici
• volume e incomprimibilità in un fluido
• il ruolo della pressione
• - perché laria si è spostata dalla
  bottiglietta al palloncino (pressione dinamica),
• - quanto vale la pressione alla fine
  (pressione statica)

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La pressione gli zampilli intelligenti
Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica
- classe A059
Oggetti delle bottigliette di plastica,
possibilmente di diverse capacità, e delle
vaschette

• Attività
• aprire un foro sulla parete laterale, vicino al
  fondo in ogni bottiglietta (i fori debbono essere
  molto simili fra di loro, per poter confrontare
  gli zampilli)
• riempire di acqua la bottiglietta, tenendo il
  foro chiuso con un dito, poi tapparla
• spostarla in modo che la bottiglia stia sopra la
  vaschetta e togliere il dito dal foro
• riempire nuovamente la bottiglietta, come prima,
  ma ora, dopo essersi spostati sopra la vaschetta
  e aver tolto il dito dal foro, si sviti il tappo
  
• riempire poi tutte le bottiglie fino allo stesso
  livello e confrontare fra di loro gli zampilli
  di bottiglie di dimensioni diverse

• Attacco (spunti e continuità)
• attività ludiche
• attività sportive (nuoto subacqueo)

• Concetti
• la forza dovuta alla pressione è perpendicolare
  alla superficie di uscita
• il movimento avviene dai punti in cui la
  pressione è maggiore a quelli in cui è minore
• in un fluido, la pressione aumenta con la
  profondità (legge di Stevino)

• Riferimenti (dove, come e per chi)
• - S.M.S. E. Fermi di Burolo - Attività di
  Laboratorio Scientifico (A)
• www.iapht.unito.it (L)

• Aspetti didattici
• a parità di livello dell'acqua, tutti gli
  zampilli sono uguali
• la pressione aumenta con la profondità
  dellacqua
• occorre una differenza di pressione per far
  spostare lacqua

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La pressione il diavoletto di Cartesio
Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica
- classe A059
Oggetti una bottiglia di plastica da mezzo litro
e il cappuccio di una penna a sfera
(preferibilmente trasparente).

• Attività
• fissare al cappuccio due clips per renderlo
  pesante
• riempire la bottiglia di acqua e immergere
  verticalmente il cappuccio se la grandezza del
  cappuccio e il peso delle clips sono corretti, il
  cappuccio galleggerà.
• tappare la bottiglia se si comprime la
  bottiglia il diavoletto affonda, se si lascia
  la presa, esso sale in superficie e galleggia
• esercitarsi a bloccare il diavoletto a metà
  strada durante la discesa o la risalita

• Attacco e interdisciplinarietà
• scoprire la magia che permette di pilotare
  dallesterno il diavoletto
• vesciche natatorie dei pesci

• Concetti
• perché un corpo galleggi, occorre che la spinta
  dovuta allacqua spostata eguagli la forza peso
  (legge di Archimede)
• in un fluido, la pressione si trasmette
  invariata a tutti i punti e in tutte le direzioni
  fino alle pareti del recipiente (legge di Pascal)
• in un gas, se si aumenta la pressione diminuisce
  il volume (legge di Boyle)

• Riferimenti (dove, come e per chi)
• -" S.M.S. Nicoli, Settimo Torinese ( mostra
  didattica "Giochiamo con la Scienza" 1999)
• www.iapht.unito.it (L)

• Aspetti didattici
• galleggiamento
• la pressione nei viventi

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La pressione i vasi comunicanti
Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica
- classe A059
Oggetti tre bottigliette di plastica da 1/2
litro, un chiodo caldo, due pezzi di un tubo di
gomma flessibile, acqua

• Attività
• aiutandosi con il chiodo caldo, praticare nella
  parete laterale di due bottigliette, un foro di
  qualche mm di diametro e forzatevi dentro uno dei
  capi dei due tubi di gomma in modo che faccia
  buona tenuta.
• nella terza bottiglietta praticare un foro
  laterale e uno sul fondo
• in essi vanno forzati i due estremi liberi dei
  tubi
• versare acqua in una qualunque delle bottiglie e
  osservare come fluisce verso le altre
• cercare di spiegare le osservazioni alla luce
  delle leggi dei fluidi (Pascal, Stevino)

• Attacco e interdisciplinarietà
• travaso del vino (ed. tecnica)

• Concetti
• il movimento avviene dai punti in cui la
  pressione è maggiore a quelli in cui è minore
• in un fluido, la pressione aumenta con la
  profondità (legge di Stevino)

• Riferimenti (dove, come e per chi)-
• - M. Palladino Bosia Fisica in laboratorio,
• Petrini Editore (A)
• www.iapht.unito.it (L)

• Aspetti didattici
• occorre una differenza di pressione per far
  spostare lacqua

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