Esercizi sulla Meccanica dei Fluidi

Di Micaela Bonito.

Per sapere di più sui fluidi hai a disposizione diversi esercizi e le risoluzioni per la tua preparazione

Esercizi sulla Meccanica dei Fluidi

Esercizio sulla pressione - Esercizio sulla densità - Esercizio sulla legge di Pascal - Esercizio sui vasi comunicanti - Esercizio sul principio di Archimede - Esercizio sulla legge di Boyle

Esercizio sulla pressione

Cosa succede se si mette un palloncino parzialmente gonfio (e chiuso) all’interno della campana e, quindi, si pompa gradualmente via l’aria presente nella campana?
Risoluzione
L’aria presente nel palloncino esercita sulla gomma una pressione dall’interno che è maggiore della pressione presente nella campana, quindi il palloncino si gonfia.

Esercizio sulla densità

Qual è la massa di 12 bottilie d’acqua da 2 litri?
Risoluzione
Poiché 1dm3 corrisponde al 1 litro, e la densità dell’acqua è di 1kg/dm3 , il peso di sei bottiglie d’acqua da 2 litri è di 12 kg.

Esercizio sulla legge di Pascal

1 Es. Come si può realizzare un torchio idraulico per sollevare macchine di massa una tonnellata?
Risoluzione
Se la macchina poggia su una superficie di 2m x 3m, esercita una pressione di circa 1630 Pa:

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Se il torchio deve essere guidato da un uomo che può esercitare una forza di 120N, occorre che il ramo in cui c’è il pistone governato dall’uomo sia di non più di 0.073m2.
Infatti, per la legge di Pascal la pressione si trasmette inalterata in ogni punto del fluido quindi:

ovvero, se di sezione circolare, abbia un raggio non superiore a:

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Esercizio sui vasi comunicanti

Un prisma a base quadrata di lato 30 cm contiene 5000kg di mercurio e 450kg di acqua distillata. Assumendo il peso specifico del mercurio uguale a 13.59 volte quello dell’acqua, calcolare: l’altezza della colonna di mercurio e l’altezza della colonna d’acqua; la pressione agente sulla base inferiore del prisma.
Risoluzione
I 5000kg di mercurio occupano un volume pari a:

che si distribuisce su una colonna alta

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Analogamente, l’acqua occupa un volume di 0.45m3, che si distribuisce su una colonna alta ha acqua = 5m.
La pressione totale sul fondo del recipiente è, per il teorema di Stevino, pari a:

=

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Esercizio sul principio di Archimede

Una cassa di ferro non ermeticamente chiusa pesa 50 kgp e giace sul fondo del mare. Si può riportare la cassa in superficie, immettendovi un certo numero di palline da ping pong del diametro di 4 cm ciascuna? Se sì, quante ne occorrono?
Risoluzione
Le palline fanno volume, ma non aumentano sostanzialmente il peso della cassa. Quindi aggiungendole alla cassa, la densità totale diminuisce e il peso della cassa può essere contrastato dalla spinta di Archimede. Perciò, la risposta è sì.
Ogni pallina occupa un volume di

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Considerando che la spinta di Archimede deve essere maggiore o uguale al peso del liquido avente lo stesso volume delle n palline:



Esercizio sulla legge di Boyle

Un gas perfetto occupa un volume di 5 m3 ed ha una pressione interna di 6 atm. Quale pressione si deve esercitare per ridurre il volume a 0.8 m3 ?
Risoluzione
Per la legge di Boyle:

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