Legge di Pascal: definizione, enunciato ed esperimento
La legge di Pascal è un principio fondamentale della fluidodinamica, il cui nome deriva dal grande scienziato e matematico francese Blaise Pascal.
Blaise Pascal (1623-1662) fu un pensatore eccezionale che contribuì significativamente in vari campi della scienza e della filosofia. Oltre alle sue scoperte in matematica e fisica, Pascal è anche noto per le sue riflessioni sulla condizione umana e sulla religione. Ma è forse maggiormente conosciuto per il suo contributo alla comprensione dei fluidi.
La legge di Pascal afferma che in un fluido incompressibile e in equilibrio, ogni variazione di pressione applicata in un punto del fluido si trasmette inalterata in tutte le direzioni e in ogni punto del fluido stesso. Questo principio può sembrare semplice, ma ha portato a innovazioni e scoperte che hanno cambiato il mondo dell’ingegneria e della fisica.
Nell’articolo che segue, ci immergeremo più profondamente nei dettagli di questa legge, esplorando sia la teoria che le applicazioni pratiche. Analizzeremo come la legge di Pascal funziona e perché è così importante, e daremo uno sguardo più dettagliato alla vita e ai contributi di Blaise Pascal, un uomo che ha lasciato un’impronta indelebile nel campo della scienza.
- Il principio di Pascal: definizione ed enunciato
- L'esperimento di Pascal per dimostrare la sua legge
- Un esempio pratico del principio di Pascal applicato
- Principio di Pascal e legge di Stevino: il legame tra le due leggi
Il principio di Pascal: definizione ed enunciato
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 dimostrare la sua legge
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.
L’osservazione chiave dell’esperimento fu che la pressione applicata in un punto di un fluido incompressibile si trasmette inalterata in tutte le direzioni. La forza esercitata sull’acqua all’interno del tubo si era propagata uniformemente in tutto il barile, causando la rottura del fondo.
Questo esperimento dimostrò in modo concreto che in un fluido in equilibrio, una variazione di pressione in un punto si trasmette in modo uguale e simultaneo in ogni direzione, in ogni punto dello stesso fluido. La legge di Pascal, formulata sulla base di queste osservazioni, ha avuto un impatto duraturo e ha gettato le basi per lo sviluppo della meccanica dei fluidi.
Un esempio pratico del principio di Pascal applicato
Per dimostrare la validità della legge di Pascal puoi provare tu stesso ad eseguire un semplice esperimento: prendi un palloncino 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 legame tra le due leggi
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.