Apparecchio per mostrare il principio di Pascal.
Nell’inventario del 1912, pag. 50 n° 862, si legge: “Sfera di vetro munita di un tubo con stantuffo per dimostrare che la pressione si comunica egualmente in tutte le direzioni. Condizione: rotta; ₤ 1”.
Esso serve per mostrare che la pressione esercitata su una porzione di in un fluido si manifesta in tutte le direzioni con la stessa intensità.
L’ing. Claudio Profumieri ha sottoposto questo esemplare ad un lievissimo ed efficace restauro non invasivo nell’ottobre del 2013.
Il principio di Pascal prende il nome dal francese Blaise Pascal (1623-1662), che lo enunciò alla metà del Seicento.
È bene sottolineare che questo fenomeno non è intuitivo: lo spettatore ignaro tende a pensare istintivamente che la pressione sia maggiore nella direzione del moto dello stantuffo.
L’oggetto è costituito da un cilindro di vetro nel quale scorre uno stantuffo; il cilindro si allarga in un`ampolla con dei fori ai quali si adattano bene i turaccioli forati nei quali si infila una estremità di ogni tubicino ad U.
Detti tubicini funzionano da manometri.
Vi sono ben tre modi diversi per eseguire la dimostrazione: 1) si mette dell’acqua colorata nei tubicini fino a che nel ramo vicino al turacciolo arrivi sotto il gomito, mentre l’ampolla contiene aria, si agisce sul pistone e si osserva l’acqua salire nel ramo libero di ogni tubicino assumendo lo stesso dislivello, 2) si riempie l’ampolla con acqua, preferibilmente colorata, in modo tale che essa raggiunga un certo livello nei tubicini ad U, osservando solo che il liquido sale della stessa entità in ogni tubicino; 3) si mette del mercurio nei tubicini con la stessa modalità eseguita al punto 1), e poi si riempie l’ampolla con acqua colorata; in questo caso il mercurio richiede una pressione maggiore sullo stantuffo per ottenere lo stesso aumento del livello, poiché il mercurio ha una densità 13,546 volte maggiore dell`acqua.
L’uso del mercurio (o dell’acqua colorata nel primo caso) permette di calcolare la pressione esercitata sullo stantuffo, misurando il dislivello tra il pelo libero del mercurio nel ramo aperto e la superficie di separazione mercurio-acqua nell’altro ramo, con la legge di Stevin p = d g h dove d è la densità del mercurio (o dell’acqua), g è l’accelerazione di gravità e h è il dislivello, mantenendo lo stantuffo nella posizione finale.
Si tenga conto che il livello del liquido nel ramo aperto deve equilibrare anche la pressione dovuta al peso dello stantuffo e quella esercitata dalla colonna di liquido nel tubo. Ecco dunque che usando l’acqua (o l’aria nel primo caso) è bene tenere lo stantuffo con una mano per evitare che il suo solo peso faccia defluire l’acqua; mentre il mercurio è idoneo a mantenerlo fermo. Nel fare queste ultime considerazioni bisogna tenere anche conto dell`attrito dello stantuffo con il tubo.
Una variante di questo apparecchio consiste in un’ampolla dotata di fori disposti lungo una sua circonferenza e si fa vedere semplicemente che, posta la circonferenza orizzontalmente e spinto lo stantuffo, l’acqua zampilla dai fori disegnando un cerchio sul pavimento.
Però questa dimostrazione richiede che gli allievi sappiano che la stessa pressione provoca la stessa velocità di efflusso con la stessa energia potenziale (per il noto teorema di Bernoulli sulla conservazione dell`energia per i liquidi ideali in moto stazionario) e che, a parità di velocità iniziale orizzontale, si ha la stessa gittata.
La figura 688 è a pag. 32 del Catalogue of Physical Apparatus (With descriptions and instructions for use) E. Leybold’s Nachfolger Cologne [1910?], rinvenibile all’indirizzo:
https://www.sil.si.edu/DigitalCollections/trade-literature/scientific-instruments/files/52546/
Bibliografia.
P. Calvani e B. Maraviglia, Introduzione alla Fisica, Vol. A, Laterza, Bari 1977da cui è tratta la figura 1.
S. Donati, Nozioni di Fisica, S. Lattes & C., Torino 1972 da cui è tratta la figura 2.
M. Fazio e M. C. Montano, Una Fisica Nuova, Vol. I, Morano, Napoli, 1984.
Foto di Claudio Profumieri, elaborazioni ricerche e testo di Fabio Panfili.
Per ingrandire le immagini cliccare su di esse col tasto destro del mouse e scegliere tra le opzioni.
