Liquido in assenza di gravità
Salve,
chiedo un aiuto per rispondere a questa banale domanda di un alunno.
In assenza di gravità c'è pressione interna ad un liquido (o in genere ad un fluido)?
Secondo me no, perchè è proprio la gravità che determina la forza sull'elemento di volume dentro il volume del liquido.
chiedo un aiuto per rispondere a questa banale domanda di un alunno.
In assenza di gravità c'è pressione interna ad un liquido (o in genere ad un fluido)?
Secondo me no, perchè è proprio la gravità che determina la forza sull'elemento di volume dentro il volume del liquido.
Risposte
Per cominciare, "assenza di gravità” è fisicamente sbagliato, chiedi al tuo alunno che vuole dire; dovresti saper spiegare bene invece che cosa è la “caduta libera” di un riferimento locale, e perché sembra che i corpi in caduta libera sembrano senza peso...ma rispetto a chi?
Proponi questo esercizio, anzi fatelo insieme, in pratica o solo “pensato” . Prendi un bicchiere di plastica, riempilo di acqua, poi fai un buchetto vicino alla base . Se tieni il bicchiere sul tavolo, l’acqua esce per gravità , applica Bernoulli se vuoi la velocità di efflusso , viene fuori la formula di Torricelli.
Ma se, fatto il buco, lasci cadere verticalmente il bicchiere, l’acqua non esce più dal buco, perché è in caduta libera insieme col bicchiere.
Analiticamente hai dall’equazione dell’idrostatica , nel campo gravitazionale terrestre : $p= \rhogh$.
Neutralizza $g$ con la caduta libera....
“Se cado non avverto il mio peso” disse Einstein. La domanda non è tanto banale, è intelligente.
Proponi questo esercizio, anzi fatelo insieme, in pratica o solo “pensato” . Prendi un bicchiere di plastica, riempilo di acqua, poi fai un buchetto vicino alla base . Se tieni il bicchiere sul tavolo, l’acqua esce per gravità , applica Bernoulli se vuoi la velocità di efflusso , viene fuori la formula di Torricelli.
Ma se, fatto il buco, lasci cadere verticalmente il bicchiere, l’acqua non esce più dal buco, perché è in caduta libera insieme col bicchiere.
Analiticamente hai dall’equazione dell’idrostatica , nel campo gravitazionale terrestre : $p= \rhogh$.
Neutralizza $g$ con la caduta libera....
“Se cado non avverto il mio peso” disse Einstein. La domanda non è tanto banale, è intelligente.
Forse bisognerebbe specificare: QUANTO liquido? Cioė: va considerata la gravità del liquido su sé stesso? Per esempio, una palla d'acqua grande come la Terra, che pressione ha al centro? Anche questo è un problema simpatico
Ok, l'acqua non esce dal bicchiere in caduta libera, quindi possiamo dire che nel liquido dentro al bicchiere non vi è nessuna pressione interna?
"zorrok":
Ok, l'acqua non esce dal bicchiere in caduta libera, quindi possiamo dire che nel liquido dentro al bicchiere non vi è nessuna pressione interna?
Si. Ogni molecola d’acqua cade per conto suo, trascuriamo ovviamente l' effetto di accelerazione differenziale di gravità. SE vuoi sapere di che cosa si tratta, dai un’occhiata alle pagine scritte a mano, messe sotto spoiler qui
Premetto che sono uno studente, ne so sicuramente meno di chi ti ha già risposto e non so se insegni alle elementari, medie o superiori. Tuttavia voglio darti il mio contributo.
Innanzitutto chiariamo che il tuo alunno non ti ha fatto una domanda banale.
Rispondere alle domande sul comportamento dei fluidi è una delle cose più tremendamente complicate che esistano.
Oltre alle giuste considerazioni di Shake sulla gravità ti dico che: a meno che tu non stia parlando dell'atmosfera terrestre o di stelle o roba in cui serve considerare la gravità, non è la gravità a determinare la pressione dei fluidi, nè a tenerli insieme.
Banalizzando parecchio ciò che conta è principalmente la forza tra le molecole e l'energia delle stesse, più tutta un'altra serie di parametri come l'ambiente in cui ti trovi -es:quanta pressione esercita sul fluido in questione-, ecc, che possono essere più o meno significativi.
Insomma non è necessaria la gravità per studiare la termodinamica nè la meccanica statistica.
La situazione banalizzata di alcuni fatti fondamentali è questa:
-i solidi sono fatti da atomi/molecole disposti in un reticolo 3d. Vibrano tutti in modi più o meno complicati attorno una posizione fissa. I potenziali tra le molecole tengono tutto insieme, le molecole non hanno abbastanza energia per sfuggire. Il principio di indeterminazione evita che tutto collassi;
-i liquidi sono fatti da atomi/molecole che hanno sufficiente energia da sfuggire ad i legami che li terrebbero in posizioni fisse e possono scorrere gli uni sugli altri;
-i gas sono fatti da atomi/molecole con talmente tanta energia da viaggiare in modo caotico fino a sbattere sulle pareti del contenitore.
La temperatura a livello fondamentale è l'energia delle molecole, la pressione rappresenta quante molecole sbattono -e con quanta energia- su di una superficie. Questi sono concetti che non dipendono necessariamente dalla gravità.
L'evaporazione dei liquidi -o solidi- in gas avviene perché gli atomi più vicini alla superficie ambiente-liquido che hanno sufficientemente energia per svincolarsi dal liquido se ne vanno.
Gli stati non sono solo questi e si possono creare un'infinità di condizioni con un infinità di materiali e purtroppo non è tutto qui.
Risposta alla tua questione:
se ti trovi nello spazio lontano da oggetti massicci ed hai un contenitore che riempi con del gas, pur non essendoci la gravità, nel contenitore c'è pressione -come ad es. ci sarebbe in un astronave-.
Se ti trovi in una astronave e svuoti una bottiglia d'acqua, l'acqua si organizza in sfere grazie ad i legami ad idrogeno tra le molecole. Se ti trovi all'esterno dell'astronave l'acqua fa lo stesso prima di evaporare molto rapidamente.
è tutto molto molto complicato
Ne "la fisica di Feynman" sono spiegati molto bene in modo qualitativo questi concetti.
Innanzitutto chiariamo che il tuo alunno non ti ha fatto una domanda banale.
Rispondere alle domande sul comportamento dei fluidi è una delle cose più tremendamente complicate che esistano.
Oltre alle giuste considerazioni di Shake sulla gravità ti dico che: a meno che tu non stia parlando dell'atmosfera terrestre o di stelle o roba in cui serve considerare la gravità, non è la gravità a determinare la pressione dei fluidi, nè a tenerli insieme.
Banalizzando parecchio ciò che conta è principalmente la forza tra le molecole e l'energia delle stesse, più tutta un'altra serie di parametri come l'ambiente in cui ti trovi -es:quanta pressione esercita sul fluido in questione-, ecc, che possono essere più o meno significativi.
Insomma non è necessaria la gravità per studiare la termodinamica nè la meccanica statistica.
La situazione banalizzata di alcuni fatti fondamentali è questa:
-i solidi sono fatti da atomi/molecole disposti in un reticolo 3d. Vibrano tutti in modi più o meno complicati attorno una posizione fissa. I potenziali tra le molecole tengono tutto insieme, le molecole non hanno abbastanza energia per sfuggire. Il principio di indeterminazione evita che tutto collassi;
-i liquidi sono fatti da atomi/molecole che hanno sufficiente energia da sfuggire ad i legami che li terrebbero in posizioni fisse e possono scorrere gli uni sugli altri;
-i gas sono fatti da atomi/molecole con talmente tanta energia da viaggiare in modo caotico fino a sbattere sulle pareti del contenitore.
La temperatura a livello fondamentale è l'energia delle molecole, la pressione rappresenta quante molecole sbattono -e con quanta energia- su di una superficie. Questi sono concetti che non dipendono necessariamente dalla gravità.
L'evaporazione dei liquidi -o solidi- in gas avviene perché gli atomi più vicini alla superficie ambiente-liquido che hanno sufficientemente energia per svincolarsi dal liquido se ne vanno.
Gli stati non sono solo questi e si possono creare un'infinità di condizioni con un infinità di materiali e purtroppo non è tutto qui.
Risposta alla tua questione:
se ti trovi nello spazio lontano da oggetti massicci ed hai un contenitore che riempi con del gas, pur non essendoci la gravità, nel contenitore c'è pressione -come ad es. ci sarebbe in un astronave-.
Se ti trovi in una astronave e svuoti una bottiglia d'acqua, l'acqua si organizza in sfere grazie ad i legami ad idrogeno tra le molecole. Se ti trovi all'esterno dell'astronave l'acqua fa lo stesso prima di evaporare molto rapidamente.
è tutto molto molto complicato
Ne "la fisica di Feynman" sono spiegati molto bene in modo qualitativo questi concetti.
Ho cercato “water ball in space” su internet :
https://www.google.com/search?client=sa ... 8&oe=UTF-8
qui ce n’è abbastanza per tutti.
https://www.google.com/search?client=sa ... 8&oe=UTF-8
qui ce n’è abbastanza per tutti.
Grazie a tutti gli intervenuti, ora mi è abbastanza chiaro.
Semi OT
Questo thread mi ha riportato alla mente un quesito, anzi due, relativo agli "ascensori che cadono"; li posto qui o in sezione giochi?
Cordialmente, Alex
Questo thread mi ha riportato alla mente un quesito, anzi due, relativo agli "ascensori che cadono"; li posto qui o in sezione giochi?
Cordialmente, Alex
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