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Titolo: Riquesito da papà

Innanzitutto scusate il disturbo. Mio figlio di 9 anni, quarta elementare, č
in cerca di esperimenti semplici ed efficaci da fare in classe e che
dimostrino leggi fisiche semplici e facilmente riproducibili. Scavando nei
ricordi mi č venuta in mente una bottiglia di plastica, piena di acqua, con
un buco nella parte inferiore e tappata. Come tutti voi sapete certo meglio
di me fino a che non apro il tappo l'acqua non esce. La domanda di cui mi
scuserete č: cosa dimostro facendo questa cosa? Ho impapocchiato robe varie
sulla mancanza di vuoto in natura, sul bisogno di sostituire una cosa con
un'altra (fino a che non entra aria non esce acqua)...ma insomma mi
piacerebbe poter dire di piů. C'č un'anima pia che ha voglia di darmi una
mano? Grato forever.
paolo marino
ps Se ci fossero altri esperimenti semplici e divertenti con spiegazione
allegata ditemi pure, anche di questo sarň gratissimo.

 Grato forever.
Non risponde nessuno, buttiamoci a pesce... :-) Dunque, ho appena
provato sull'acquaio, con una bottiglietta di minerale da 50 cl. Ho
fatto un forellino con uno spillo, a tappo chiuso, e l'acqua e'
zampillata fuori. Forse perche' la tenevo in mano, e ho esercitato una
piccola pressione? O perche' c'era ancora aria dentro? Allora ho fatto
due file di buchini prima, a due quote diverse, poi li ho tutti coperti
con scotch. Ho riempito la bottiglia fino all'orlo, senza lasciare aria,
ho tolto i due scotch e niente (quasi). Senza tappo, zampillini tutti
uguali, piu' lunghi dai buchi bassi. Ipotesi: tensione superficiale +
pressione atmosferica + legge Stevino (aumento della pressione con la
profondita'). O no? Il bicchiere capovolto, pieno d'acqua retta solo da
un foglio di carta, non mi e' mai venuto...
Ciao
  Paola
P.S. Se per caso trovi libri su queste cosette domestiche, dimmelo: le
adoro e non ne conosco. Vent'anni fa avevo trovato in una biblioteca
scolastica un libro dal titolo pressappoco: "esperimenti con cose di
tutti i giorni", l'ho letto ma stupidamente non l'ho neppure
fotocopiato, anzi non so ne' autore ne' editore... :-(
-- 
R. Feynman: - Non sono capace di spiegare questo argomento al livello
delle matricole. Questo vuol dire che in realta' non lo comprendiamo.
(Goodstein, Goodstein: "Il moto dei pianeti intorno al Sole")

 bisogno di sostituire una cosa con un'altra (fino a che non entra aria > non esce acqua)...ma insomma mi piacerebbe poter dire di piů. 
Ti consiglierei di lasciar perdere lo "horror vacui" di memoria
pre-torricelliana. (Nota curiosa: ti sto scrivendo da un palazzo sito in
piazza Torricelli. La sede storica del vecchio istituto di Fisica di
Pisa, che tra poco verra' completamente abbandonato, in favore di uno
piu' spazioso, ma non piu' razionale e certo molto piu' brutto...)
Appunto dopo Torricelli sappiamo che le cose stanno diversamente.
L'acqua non esce solo perche' glielo impedisce la pressione atmosferica.
Quando la bottiglia e' stappata, la pressione agisce da entrambe le
parti: sul pelo libero dell'acqua, e sul forellino. Quindi non ha
effetto, e l'acqua esce causa la forza di gravita'.
La riprova sta appunto nella famosa esperienza di Torricelli: se la tua
bottiglia fosse abbastanza alta (oltre 10 metri) anche se tappata,
l'acqua uscirebbe, fino a che il livello interno ritorna a 10 metri.
Questo perche', detto un po' semplicisticamente, a quel livello la forza
di gravita' equilibra giusto la pressione atmosferica.
Come immagini, Torricelli non fece l'esperimento con 10 metri d'acqua,
ma col mercurio. A causa della molto maggiore densita', con questo il
livello critico e' 76 cm (i famosi 760 mm di mercurio).
Al disopra del mercurio, nel suo tubo, piu' lungo di 76 cm, si formava
appunto il "vuoto torricelliano".
Per la cronaca: giusto quest'anno, per la settimana della cultura
scientifica, i ragazzi di una seconda del 
L.SC
. "Dini" di Pisa hanno
messo su l'esperienza di Torricelli, ma fatta con l'acqua: un tubo di 12
metri per tutta la tromba delle scale.
Il tubo aveva due rubinetti, uno in cima e uno in fondo.
Si chiudeva il rubinetto in fondo e si apriva quello in cima, per
riempire d'acqua il tubo. 
Poi si chiudeva in alto e successivamente si apriva in basso: si vedeva
l'acqua uscire, il livello scendere, fino a fermarsi a poco piu' di 10
metri (c'era una scala graduata per leggere l'altezza).
-- 
Elio Fabri
Dip. di Fisica "Enrico Fermi" - Univ. di Pisa
Sez. Astronomia e Astrofisica
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Dimostri semplicemente che esiste la pressione atmosferica e il suo
effetto.
Supponiamo che la tua bottiglia(piena d'acqua) sia rovesciata con il
tappo (in basso) aperto e priva di fondo(che questa volta si trova in
alto):
Diamo dei valori:  tappo aperto  di area di 1 cmq  e fondo bottiglia
di 10 cmq. Assumiamo che la  pressione atmosferica sia
approssimativamente pari a 1kg/cmq. 
In questo caso le forze che agiscono sull'acqua sono:
sul tappo(in basso) aperto  1 cmqx1 = 1 kg. ( verso l'alto)
sul fondo( in alto) aperto     10 cmqx1 = 10 Kg ( verso il basso)
Peso dell'acqua.(verso il basso)
Come vedi qualunque sia la quantità di acqua l'equilibrio non è
possibile perchè la sola  differenza di forza atmosferica che  è di  9
kg. verso il basso  e in grado di far uscire l'acqua indipendentemente
dal peso dell'acqua che aiuta il movimento.
Se ora invece tieni tappato il fondo bottiglia in alto, la pressione
atmosferica spinge sul fondo in plastica e non sull'acqua e quindi ti
vengono a mancare i 10 kg. che avevi prima.
ora il bilancio funziona così :
Sul tappo in basso  1 kg come prima
Sul fondo (in alto)non ci sono forze sull'acqua.
E ovvio che in queste condizioni vi è solo la forza atmosferica del
tappo (in basso) di 1 kg diretta verso l'alto.
poichè l'acqua pesa 1 kg al litro in questo caso uscirà acqua fino a
lasciare 1 litro all'interno della bottiglia (siamo in equilibrio).
Se il foro è 2 cmq uscirà acqua fino a lasciare due litri e così via,
In pratica però,essendo  i liquidi sono delle brutte bestie ,occorre
utilizzare buchi di uscita molto piccoli  altrimenti l'esperimento non
riesce, si crea instabilità e quello che si nota è solo un
rallentamento dell'eflusso, poi l'accelerazione fà il resto.
saluti

 wrote in message
news:B83A2CDD.38DD%mar...@marinoeassociati.com...

Beh, con il tappo e la bottiglia forse non si dimostra un gran che visto che
anche
sulla luna o nel vuoto spinto l`acqua non uscirebbe (ovviamente dipende dal
tappo).
Meglio forse questo: Prendi un bicchiere riempilo d`acqua fino all`orlo. Poi
pren
di una cartolina turistica e ponila con la parte della foto rivolta sull`acqua
sul bicchiere. Quindi tenendo la cartolina sull`acqua capovolgi il bicchiere e
poi
lascia andare la cartolina. L´acqua non dovrebbe cadere (abbastanza
impressionante).
poiche` la pressione dell`aria tiene su la cartolina. Ci si puo` chiedere
allora
perche` sia necessaria la cartolina. In pratica l`acqua del bicchiere dovrebbe
essere spinta su dall`aria anche senza essa. Il fatto e` che la cartolina serve
a
non creare instabilita` idrodinamiche (Raylegh-Taylor) sulla superficie dell`
acqua che causerebbe la rottura dell`equilibrio.
Un altro esperimento e` la candela nell`acqua. Si prende una bacinella si
riempie
d`acqua per 2 cm. Poi si prende una candela e si pone in mezzo alla bacinella.
Si accende la candela e si copre con un bicchiere sufficentemente lungo.
Dopo pochi istanti la candela si spegne e l`acqua sale nel bicchiere.
La spiegazione e` di livello chimico ed e`la seguente. La candela brucia 
ossigeno e produce anidride
carbonica. L´anidride carbonica ha una solubilita` maggiore nell`acqua e le sue
 molecole vengono piu` facilmente assorbite. Cio` crea una depressione che
spinge
l`acqua a salire ( anche se a ben pensarci la cosa non mi convince troppo).
POi con l`elettricita` ve ne sono infiniti ( a partire dal righello strofinato
con un panno).
Ciao.
the Volk
-- 
Posted from 
danu.laser.physik.uni-muenchen.de
 [129.187.180.87] 
via Mailgate.ORG Server - 
http://www.Mailgate.ORG

un foglio di carta, non mi e' mai venuto...
Ho provato anch'io a fare gli stessi esperimenti con più o meno gli
stessi risultati.
Io sono convinto che giochi un ruolo fondamentale la stabilità
dell'equilibrio.
Se ho una bottiglia con il tappo verso il basso si raggiunge
l'equilibrio quando la forza della pressione atmosferica egualia il
peso dell'acqua.
Però un piccolo spostamento verso il basso fa crollare tutto perchè
avviene nel senso della " forza motrice".
Se però al tappo si aggiunge un tubo rovesciato in alto si ottiene
come prima l'equilibrio, ma questa volta una piccola perturbazione
verso l'alto innesca una forza diretta in basso(l'acqua aumenta) ma la
forza queta volta è opposta alla " forza motrice ".
E' quello che succede in un abbeveratoio per canarini o nella stessa
esperienza di Torricelli.
Che i buchi laterali inneschino un equilibrio indifferente ?????
ciao vanni

 L'acqua non esce solo perche' glielo impedisce la pressione atmosferica.
Ma non esce un po' anche a causa della tensione superficiale, che la
"trattiene" dentro, dato che i buchini sono piccoli? Se i buchi sono
grandi l'acqua esce, anche se la bottiglia e' tappata (ma non riesco mai
a sigillarla ermeticamente, e' ovvio). Ciao
 Paola


 a sigillarla ermeticamente, e' ovvio). 
Mi rispondo da sola: non e' detto. Il termometro a mercurio (a
muro) si e' accidentalmente rotto, ma il serbatoio (a spirale) e'
rimasto intatto e pieno. Poco fa ho provato a vuotarlo, ma non e' stato
cosi' facile come credevo, neppure dopo aver rotto l'altra estremita':
ho dovuto scuoterlo. Dopo l'ho riempito con acqua, e vuotarlo e' stato
piu' difficile. Domanda: e' cruciale il fatto che *tutto* il tubicino
sia di dimensioni ridotte, e non solo il foro d'efflusso, come nella
bottiglia? Credo di si', e mi sono venuti in mente i soliti tubicini
capillari dei vasi comunicanti e le pipette di laboratorio: tutta la
massa di liquido, anche all'interno, aderisce alle pareti, e non solo
quel poco che tocca i margini del foro d'uscita. Per tagliare la testa
al toro, ho preso tutta la scorta di mercurio (a casa mia i termometri
si rompono spesso...), l'ho messo in un sacchettino di plastica
trasparente, aperto, vi ho praticato vari buchi con l'ago ma il mercurio
si rifiutava ostinatamente :-) di uscire. Si e' finalmente deciso quando
il foro era di circa 1 mm, ma perche'? Nello stesso sacchetto ho allora
messo l'acqua, e anche lei e' uscita a fatica, dai buchetti piccoli.
Graditissimi commenti, correzioni e suggerimenti.
Grazie


Se il foro č 2 cmq uscirŕ acqua fino a lasciare due litri e cosě via,
Purtroppo il discorso che ho fatto  č in parte  sbagliato perchč la
pressione agente sul foro inferiore non deve equilibrare il peso
dell'acqua ma la sola pressione idraulica ( agente sul tappo
inferiore).
Il discorso cosě come lo ho proposto funziona solo se la bottiglia č
cilindrica perchč in tal caso il prodotto della pressione atmosferica
per l'area del tappo inferiore sostiene interamente il peso dell'acqua
soprastante.
E' evidente che se la bottiglia non č cilindrica ( tappo inferiore
rastremato) il peso dell'acqua si scarica in parte sul collo ed č come
se sul foro agisse il peso di  una colonna d'acqua con area pari al
foro e quindi la richiesta di forza atmosferica necessaria
all'equilibrio č nettamente inferiore.
In pratica poichč l'atmosfera vale1 kg/cmq. su di un foro di 2 cmq
agiscono 2 atmosfere  cioč 2 Kg/cmq.
poichč l'acqua pesa 0.001 kg/cmc la pressione atmosferica puň
sostenere acqua fino a     2/2*0.001= 1000 cm di colonna.
Sarebbe ovviamente stato  piů semplice invocare il principio di
Pascal.
Ogni tanto qualche cazzata salta fuori :((((((((((((((((8

Volevo segnalare a Paola che lo chiedeva e a chiunque possa interessare il
libretto "121 esperimenti per imparare divertendosi" edito da Demetra e
trovato casualmente(?) su una bancarella. Pieno di cosette divertenti su
cui, se non mi caccerete, tornerò a rompervi le scatole.
Ho anche l'indirizzo della casa editrice: Via Strà 167  SS11  37030
Colognola ai Colli VR
tel 0456174111....fax 0456174100
Posso inoltre allegare al risposta al mio quesito arrivata dal (credo)
professor Marcello Sega dell'università di Trento, (mi sembra interessante
l'accenno al vuoto):
"Quello che questo esperimento mostra e' la presenza della pressione
atmosferica e il suo comportamento: un esperimento equivalente e molto
semplice si puo' fare con una siringa, facendo vedere quanto e'difficile
estrarre lo stantuffo se si tiene tappato con un dito il foro di uscita.
Nel caso della bottiglia l'acqua non esce dal foro quando il tappo e'
chiuso perche'la pressione atmosferica agisce solo dal foro e "spinge"
verso l'alto l'acqua con una forza sufficiente per contrastare il peso
dell'acqua.
Appena si apre il tappo, la pressione atmosferica esercita forza sia
dall'alto che dal basso in ugual misura (circa, a rigore piu'in alto e'
leggermente inferiore...) e dunque la spinta totale e' nulla: la forza
peso non viene contrastata e l'acqua inizia a gocciolare dal foro.
Quanto visto fa capire che la pressione atmosferica agisce da qualsiasi
direzione (molti credono che agisca solo dall'alto verso il basso).
Equivalentemente nel caso della siringa si fa fatica ad estrarre lo
stantuffo perche' bisogna vincere la forza generata dalla pressione
atmosferica: anche qui si vede l'indipendenza dalla direzione della
pressione atmosferica, infatti la forza sullo stantuffo rimane la stessa
in qualunque direzione si orienti la siringa.
E'opportuno anche far notare che non e' il vuoto che si crea nella siringa
a "richiamare" lo stantuffo - il vuoto non esercita nessuna forza - ma la
pressione esterna a spingerlo.
Altri esperimenti semplici ed interessanti che si possono fare sulla
pressione riguardano la sua variazione con l'altezza: se si prende un tubo
e si praticano dei forellini a differenti altezze, dopo averlo riempito
d'acqua, si vede che gli zampilli sono piu' lunghi quando fuoriescono da
fori piu' bassi, a causa del peso dell'acqua sovrastante.
Come "sequel" si puo' introdurre la legge di Archimede (galleggiamento
dei corpi): se infatti piu' profondi si va, piu' la pressione e' alta
(come mostrato dagli zampilli), un corpo immerso in un  fluido ricevera'
piu'spinta dal basso verso l'alto che non dall'alto  verso il basso
(ricordo che la pressione si esercita in tutte le direzioni), e l'effetto
netto sara' di una spinta verso l'alto. Se questa spinta e'maggiore del
peso del corpo, questo galleggera'.
A questa pagina puo' inoltre trovare la descrizione di vari esperimenti
didattici molto validi, realizzabili con materiali di facile
reperibilita'
http://www-toys.science.unitn.it/laboratorio/html/insegnanti/fronte.html
saluti e buon divertimento,
    Marcello"
Saluti
pm