Pressione

CONCETTO

La pressione è il rapporto tra la forza e la superficie su cui viene esercitata. Sebbene i solidi esercitino pressione, gli esempi più interessanti di pressione coinvolgono fluidi-cioè gas e liquidi—e in particolare acqua e aria. La pressione svolge una serie di ruoli importanti nella vita quotidiana, tra cui la sua funzione nel funzionamento di pompe e presse idrauliche. Il mantenimento della normale pressione dell’aria è essenziale per la salute e il benessere umano: il corpo è perfettamente adatto alla pressione ordinaria dell’atmosfera, e se tale pressione viene alterata in modo significativo, una persona può sperimentare effetti collaterali dannosi o addirittura fatali.

COME FUNZIONA

Forza e superficie

Quando una forza viene applicata perpendicolarmente a una superficie, esercita una pressione su quella superficie pari al rapporto tra F e A, dove F è la forza e A la superficie. Quindi, la formula per la pressione (p) è p = F /A. Una conseguenza interessante di questo rapporto è il fatto che la pressione può aumentare o diminuire senza alcun cambiamento di forza—in altre parole, se la superficie diventa più piccola, la pressione diventa più grande e viceversa.

Se una cheerleader teneva un’altra cheerleader sulle spalle, con la ragazza sopra in piedi sulle scapole della ragazza sotto, i piedi della ragazza superiore eserciterebbero una certa pressione sulle spalle della ragazza inferiore. Questa pressione sarebbe uguale al peso della ragazza superiore (F, che in questo caso è la sua massa moltiplicata per l’accelerazione verso il basso dovuta alla gravità) divisa per la superficie dei suoi piedi. Supponiamo, quindi, che la ragazza superiore esegua una mossa acrobatica impegnativa, portando il piede sinistro fino a riposare contro il ginocchio destro, in modo che il suo piede destro eserciti tutta la forza del suo peso. Ora la superficie su cui viene esercitata la forza è stata ridotta a metà della sua grandezza, e quindi la pressione sulla spalla della ragazza inferiore è due volte più grande.

Per lo stesso motivo—cioè, che la riduzione della superficie aumenta la pressione netta—un chop di karate ben consegnato è molto più efficace di uno schiaffo a mano aperta. Se uno dovesse schiaffeggiare una tavola esattamente con il palmo della mano, l’unico risultato probabile sarebbe un forte dolore pungente sulla mano. Ma se invece uno dava un colpo alla tavola, con la mano tenuta perpendicolare-purché, ovviamente, uno fosse un esperto di karate-la tavola poteva essere divisa in due. In primo luogo, l’area di sforzo della forza è grande e la pressione netta alla tavola relativamente piccola, mentre nel caso del karate chop, l’area della superficie è molto più piccola—e quindi, la pressione è molto più grande.

A volte è preferibile una superficie maggiore. Pertanto, le racchette da neve sono molto più efficaci per camminare sulla neve rispetto alle normali scarpe o stivali. Le calzature ordinarie non sono molto più grandi della superficie del piede, perfettamente appropriate per camminare sul marciapiede o sull’erba. Ma con la neve profonda, questa superficie relativamente piccola aumenta la pressione sulla neve e fa affondare i piedi. La racchette da neve, poiché ha una superficie significativamente maggiore di quella di una normale scarpa, riduce il rapporto tra forza e superficie e quindi, abbassa la pressione netta.

Lo stesso principio si applica con gli sci da neve e gli sci d’acqua. Come una racchette da neve, uno sci permette allo sciatore di rimanere sulla superficie della neve, ma a differenza di una racchette da neve, uno sci è lungo e sottile, consentendo così allo sciatore di scivolare in modo più efficace lungo una collina innevata. Per quanto riguarda lo sci in acqua, le persone che hanno esperienza in questo sport possono sciare a piedi nudi, ma è difficile. La maggior parte dei principianti richiede sci d’acqua, che riducono ancora una volta la pressione netta esercitata dal peso dello sciatore sulla superficie dell’acqua.

Misurazione della pressione

La pressione viene misurata da un numero di unità in inglese e metrico—o, come viene chiamato nella comunità scientifica, SI—systems. Poiché p = F / A, tutte le unità di pressione rappresentano un rapporto tra forza e superficie. L’unità di principio SI è chiamata pascal (Pa) o 1 N/m2. Un newton (N), l’unità di forza SI, è uguale alla forza necessaria per accelerare 1 chilogrammo di massa ad una velocità di 1 metro al secondo quadrato. Quindi, un Pascal è uguale alla pressione di 1 newton su una superficie di 1 metro quadrato.

Nel sistema inglese o britannico, la pressione viene misurata in termini di libbre per pollice quadrato, abbreviato in lbs./ in2. Questo è uguale a 6,89 * 103 Pa, o 6,890 Pa. Gli scienziati—anche quelli negli Stati Uniti, dove prevale il sistema britannico di unità-preferiscono usare unità SI. Tuttavia, l’unità di pressione britannica è una parte familiare della vita quotidiana di un pilota americano, perché la pressione dei pneumatici negli Stati Uniti è solitamente calcolata in termini di sterline per pollice quadrato. (La pressione dei pneumatici consigliata per un’auto di medie dimensioni è in genere 30-35 lb / in2.)

Un’altra importante misura di pressione è l’atmosfera (atm), che la pressione media esercitata dall’aria a livello del mare. Nelle unità inglesi, questo è uguale a 14.7 lbs./ in2, e in unità SI a 1.013 * 105 Pa-cioè, 101.300 Pa. Ci sono anche altre due unità specializzate di misura della pressione nel sistema SI: il bar, pari a 105 Pa, e il torr, pari a 133 Pa. I meteorologi, scienziati che studiano i modelli meteorologici, usano il millibar (mb), che, come suggerisce il nome, è uguale a 0,001 bar. A livello del mare, la pressione atmosferica è di circa 1.013 mb.

IL BAROMETRO.

Il torr, un tempo noto come “millimetro di mercurio”, è uguale alla pressione necessaria per sollevare una colonna di mercurio (simbolo chimico Hg) di 1 mm. Prende il nome dal fisico italiano Evangelista Torricelli (1608-1647), che inventò il barometro, uno strumento per misurare la pressione atmosferica.

Il barometro, costruito da Torricelli nel 1643, era costituito da un lungo tubo di vetro riempito di mercurio. Il tubo era aperto ad un’estremità e capovolto in un piatto contenente più mercurio: quindi, l’estremità aperta era immersa nel mercurio mentre l’estremità chiusa nella parte superiore costituiva un vuoto—cioè un’area in cui la pressione è molto inferiore a 1 atm.

La pressione dell’aria circostante spinto verso il basso sulla superficie del mercurio nella ciotola, mentre il vuoto nella parte superiore del tubo fornito una zona di praticamente nessuna pressione, in cui il mercurio potrebbe salire. Pertanto, l’altezza a cui il mercurio saliva nel tubo di vetro rappresentava la normale pressione dell’aria (cioè 1 atm. Torricelli scoprì che a pressione atmosferica standard, la colonna di mercurio saliva a 760 millimetri.

Il valore di 1 atm è stato così stabilito come uguale alla pressione esercitata su una colonna di mercurio alta 760 mm ad una temperatura di 0°C (32°F). Inoltre, l’invenzione di Torricelli alla fine divenne un appuntamento fisso sia dei laboratori scientifici che delle famiglie. Poiché i cambiamenti nella pressione atmosferica hanno un effetto sui modelli meteorologici, molti termometri interni-esterni domestici oggi includono anche un barometro.

Pressione e fluidi

In termini di fisica, sia i gas che i liquidi sono indicati come fluidi, cioè sostanze conformi alla forma del loro contenitore. La pressione dell’aria e la pressione dell’acqua sono quindi soggetti specifici sotto la voce più ampia di “pressione del fluido.”Un fluido risponde alla pressione in modo molto diverso rispetto a un solido. La densità di un solido lo rende resistente a piccole applicazioni di pressione, ma se la pressione aumenta, sperimenta tensione e, in definitiva, deformazione. Nel caso di un fluido, tuttavia, lo stress lo fa fluire piuttosto che deformarsi.

Ci sono tre caratteristiche significative della pressione esercitata sui fluidi da un contenitore. Prima di tutto, un fluido in un contenitore senza movimento esterno esercita una forza perpendicolare alle pareti del contenitore. Allo stesso modo, le pareti del contenitore esercitano una forza sul fluido e, in entrambi i casi, la forza è sempre perpendicolare alle pareti.

In ognuna di queste tre caratteristiche, si presume che il contenitore sia finito: in altre parole, il fluido non ha nessun altro posto dove andare. Quindi, la seconda affermazione: la pressione esterna esercitata sul fluido viene trasmessa uniformemente. Si noti che l’affermazione precedente era qualificata con il termine “esterno”: il fluido stesso esercita una pressione la cui componente di forza è uguale al suo peso. Pertanto, il fluido sul fondo ha una pressione molto maggiore rispetto al fluido sulla parte superiore, a causa del peso del fluido sopra di esso.

In terzo luogo, la pressione su qualsiasi piccola superficie del fluido è la stessa, indipendentemente dall’orientamento di quella superficie. In altre parole, un’area di fluido perpendicolare alle pareti del contenitore subisce la stessa pressione di una parallela o ad angolo rispetto alle pareti. Questo può sembrare contraddire il primo principio, che la forza è perpendicolare alle pareti del contenitore. In effetti, la forza è una quantità vettoriale, il che significa che ha sia magnitudine che direzione, mentre la pressione è uno scalare, il che significa che ha magnitudine ma nessuna direzione specifica.

APPLICAZIONI REALI

Il principio di Pascal e la pressa idraulica

Le tre caratteristiche della pressione del fluido sopra descritte hanno una serie di implicazioni e applicazioni, tra cui il cosiddetto principio di Pascal. Come l’unità di pressione SI, il principio di Pascal prende il nome da Blaise Pascal (1623-1662), un matematico e fisico francese che formulò la seconda delle tre affermazioni: che la pressione esterna applicata su un fluido viene trasmessa uniformemente in tutto il corpo di quel fluido. Il principio di Pascal divenne la base di una delle macchine più importanti mai sviluppate, la pressa idraulica.

Una semplice pressa idraulica della varietà utilizzata per sollevare un’auto in un negozio di auto consiste tipicamente di due grandi cilindri affiancati. Ogni cilindro contiene un pistone e i cilindri sono collegati in basso da un canale contenente fluido. Le valvole controllano il flusso tra i due cilindri. Quando si applica forza premendo verso il basso il pistone in un cilindro (il cilindro di ingresso), questo produce una pressione uniforme che provoca uscita inil secondo cilindro, spingendo verso l’alto un pistone che solleva la macchina.

Secondo il principio di Pascal, la pressione in tutta la pressa idraulica è la stessa e sarà sempre uguale al rapporto tra forza e pressione. Finché tale rapporto è lo stesso, i valori di F e A possono variare. Nel caso di una presa per auto-officina, il cilindro di ingresso ha una superficie relativamente piccola e, quindi, anche la quantità di forza che deve essere applicata è relativamente piccola. Il cilindro di uscita ha una superficie relativamente grande e, quindi, esercita una forza relativamente grande per sollevare l’auto. Questo, combinato con il differenziale di altezza tra i due cilindri (discusso nel contesto del vantaggio meccanico altrove in questo libro), rende possibile sollevare un’automobile pesante con una quantità relativamente piccola di sforzo.

LA RAM IDRAULICA.

Il martinetto per auto è un modello semplice della pressa idraulica in funzione, ma in realtà il principio di Pascal ha molte più applicazioni. Tra questi c’è il ram idraulico, utilizzato in macchine che vanno dalle bulldozer agli ascensori idraulici utilizzati dai vigili del fuoco e dai lavoratori delle utility per raggiungere altezze. In un ariete idraulico, tuttavia, le caratteristiche dei cilindri di ingresso e di uscita sono invertite da quelle di un martinetto per auto.

Il cilindro di ingresso, chiamato cilindro maestro, ha una grande superficie, mentre il cilindro di uscita (chiamato cilindro schiavo) ha una piccola superficie. Inoltre – anche se ancora una volta, questo è un fattore correlato al vantaggio meccanico piuttosto che alla pressione, di per sé—il cilindro maestro è corto, mentre il cilindro schiavo è alto. A causa della maggiore superficie del cilindro maestro rispetto a quella del cilindro schiavo, il pistone idraulico non è considerato efficiente in termini di vantaggio meccanico: in altre parole, l’input di forza è molto maggiore dell’output di forza.

Tuttavia, la ram idraulica è adatta al suo scopo come un martinetto per auto. Mentre il martinetto è fatto per sollevare un’automobile pesante attraverso una breve distanza verticale, il montante idraulico trasporta un carico molto più leggero (di solito solo una persona) attraverso una gamma verticale molto maggiore, ad esempio fino alla cima di un albero o di un edificio.

Sfruttando le differenze di pressione

POMPE.

Una pompa utilizza il principio di Pascal, ma invece di trattenere il fluido in un singolo contenitore, una pompa consente al fluido di fuoriuscire. Specificamente, la pompa utilizza una differenza di pressione, inducente il liquido a muoversi da un’area di pressione più alta ad una di pressione più bassa. Un esempio molto semplice di questo è un tubo a sifone, utilizzato per estrarre il petrolio dal serbatoio del gas di un’auto. Aspirare un’estremità del tubo crea un’area di bassa pressione rispetto all’area relativamente alta pressione del serbatoio del gas. Alla fine, la benzina uscirà dall’estremità a bassa pressione del tubo. (E con fortuna, la persona che sifona sarà in grado di anticiparlo, in modo da non ottenere un boccone di benzina!)

La pompa a pistone, più complessa, ma ancora abbastanza semplice, consiste in un cilindro verticale lungo il quale un pistone sale e scende. Vicino al fondo del cilindro ci sono due valvole, una valvola di ingresso attraverso la quale il fluido scorre nel cilindro e una valvola di uscita attraverso la quale il fluido fuoriesce da esso. Sulla corsa di aspirazione, mentre il pistone si muove verso l’alto, la valvola di ingresso si apre e consente al fluido di entrare nel cilindro. Sulla discesa, la valvola di ingresso si chiude mentre la valvola di uscita si apre e la pressione fornita dal pistone sul fluido la forza attraverso la valvola di uscita.

Una delle applicazioni più evidenti della pompa a pistone è nel motore di un’automobile. In questo caso, ovviamente, il fluido pompato è benzina, che spinge i pistoni fornendo una serie di esplosioni controllate create dall’accensione della candela del gas. In un’altra varietà di pompa a pistone—il tipo utilizzato per gonfiare un pallone da basket o un pneumatico di bicicletta—l’aria è il fluido che viene pompato. Poi c’è una pompa per l’acqua, che pompa l’acqua potabile da terra Può anche essere utilizzato per rimuovere l’acqua desiderabile da una zona dove è un ostacolo, per esempio, sul fondo di una barca.

PRINCIPIO DI BERNOULLI.

Sebbene Pascal fornisse una preziosa comprensione per quanto riguarda l’uso della pressione per eseguire il lavoro, il pensatore che per primo formulò principi generali riguardanti la relazione tra fluidi e pressione fu il matematico e fisico svizzero Daniel Bernoulli (1700-1782). Bernoulli è considerato il padre della meccanica dei fluidi, lo studio del comportamento di gas e liquidi a riposo e in movimento.

Mentre conduceva esperimenti con liquidi, Bernoulli osservò che quando il diametro di un tubo viene ridotto, l’acqua scorre più velocemente. Questo gli suggerì che una certa forza doveva agire sull’acqua, una forza che ragionava doveva derivare da differenze di pressione. In particolare, il fluido in movimento più lento nell’area più ampia del tubo aveva una pressione maggiore rispetto alla porzione del fluido che si muoveva attraverso la parte più stretta del tubo. Di conseguenza, ha concluso che pressione e velocità sono inversamente correlate—in altre parole, quando uno aumenta, l’altro diminuisce.

Quindi, ha formulato il principio di Bernoulli, che afferma che per tutti i cambiamenti nel movimento, la somma della pressione statica e dinamica in un fluido rimane la stessa. Un fluido a riposo esercita una pressione statica, che si intende comunemente per “pressione”, come in ” pressione dell’acqua.”Quando il fluido inizia a muoversi, tuttavia, una parte della pressione statica—proporzionale alla velocità del fluido—viene convertita in quella che è nota come pressione dinamica, o pressione di movimento. In un tubo cilindrico, la pressione statica viene esercitata perpendicolarmente alla superficie del contenitore, mentre la pressione dinamica è parallela ad essa.

Secondo il principio di Bernoulli, maggiore è la velocità del flusso in un fluido, maggiore è la pressione dinamica e minore è la pressione statica: in altre parole, il fluido in movimento più lento esercita una pressione maggiore rispetto al fluido in movimento più veloce. La scoperta di questo principio alla fine ha reso possibile lo sviluppo dell’aereo.

Quando il fluido si sposta da un tubo più largo a uno più stretto, il volume di quel fluido che sposta una determinata distanza in un dato periodo di tempo non cambia. Ma poiché la larghezza del tubo più stretto è più piccola, il fluido deve muoversi più velocemente (cioè con una maggiore pressione dinamica) per spostare la stessa quantità di fluido alla stessa distanza nella stessa quantità di tempo. Un modo per illustrare questo è osservare il comportamento di un fiume: in una regione ampia e senza restrizioni, scorre lentamente, ma se il suo flusso è ridotto dalle pareti del canyon, allora accelera drammaticamente.

Il principio di Bernoulli alla fine divenne la base per il profilo alare, il design dell’ala di un aereo visto dalla fine. Un profilo alare ha la forma di una lacrima asimmetrica posata su un lato, con l’estremità “grassa” verso il flusso d’aria. Mentre l’aria colpisce la parte anteriore del profilo, il flusso d’aria si divide, parte di esso passa sopra l’ala e parte passa sotto. La superficie superiore del profilo alare è curva, tuttavia, mentre la superficie inferiore è molto più diritta.

Di conseguenza, l’aria che scorre sopra la parte superiore ha una distanza maggiore da coprire rispetto all’aria che scorre sotto l’ala. Poiché i fluidi hanno la tendenza a compensare tutti gli oggetti con cui entrano in contatto, l’aria nella parte superiore fluirà più velocemente per incontrare l’aria nella parte inferiore all’estremità posteriore dell’ala. Il flusso d’aria più veloce, come dimostrato da Bernoulli, indica una pressione più bassa, il che significa che la pressione sul fondo dell’ala mantiene l’aereo in alto.

Galleggiabilità e pressione

Centoventi anni prima del primo volo aereo di successo dei fratelli Wright nel 1903, un’altra coppia di fratelli—i Mont-golfiers della Francia—sviluppò un altro mezzo di volo. Questo era il pallone, che si basava su un principio completamente diverso per scendere da terra: la galleggiabilità, o la tendenza di un oggetto immerso in un fluido a galleggiare. Come per il principio di Bernoulli, tuttavia, il concetto di galleggiabilità è legato alla pressione.

Nel III secolo a.C., il matematico, fisico e inventore greco Archimede (c. 287-212 a. C.) ha scoperto quello che è diventato noto come principio di Archimede, che sostiene che la forza di galleggiamento di un oggetto immerso nel fluido è uguale al peso del fluido spostato dall’oggetto. Questo è il motivo per cui le navi galleggiano: perché la loro forza di galleggiamento, o sollevamento, è inferiore al peso dell’acqua che spostano.

Lo scafo di una nave è progettato per spostare o spostare una quantità di acqua il cui peso è maggiore di quello della nave stessa. Il peso dell’acqua spostata-cioè la sua massa moltiplicata per l’accelerazione verso il basso causata dalla gravità—è uguale alla forza di galleggiamento che l’oceano esercita sulla nave. Se la nave pesa meno dell’acqua che sposta, galleggerà; ma se pesa di più, affonderà.

I fattori coinvolti nel principio di Archimede dipendono dalla densità, dalla gravità e dalla profondità piuttosto che dalla pressione. Tuttavia, maggiore è la profondità all’interno di un fluido, maggiore è la pressione che spinge contro un oggetto immerso nel fluido. Inoltre, la pressione complessiva ad una data profondità in un fluido è correlata in parte sia alla densità che alla gravità, componenti della forza di galleggiamento.

PRESSIONE E PROFONDITÀ.

La pressione che un fluido esercita sul fondo del suo contenitore è uguale a dgh, dove d è la densità, g l’accelerazione dovuta alla gravità e h la profondità del contenitore. Per qualsiasi parte del fluido, h è uguale alla sua profondità all’interno del contenitore, il che significaquello più profondo va, maggiore è la pressione. Inoltre, la pressione totale all’interno del fluido è uguale a dgh + p esterno, dove p esterno è la pressione esercitata sulla superficie del fluido. In un gruppo pistone e cilindro, questa pressione proviene dal pistone, ma in acqua, la pressione proviene dall’atmosfera.

In questo contesto, l’oceano può essere visto come un tipo di “contenitore.”Alla sua superficie, l’aria esercita una pressione verso il basso pari a 1 atm. La densità dell’acqua stessa è uniforme, così come l’accelerazione verso il basso dovuta alla gravità; l’unica variabile, quindi, è h, o la distanza sotto la superficie. Nei tratti più profondi dell’oceano, la pressione è incredibilmente grande—molto più di quanto qualsiasi essere umano potrebbe sopportare. Questa grande quantità di pressione spinge verso l’alto, resistendo alla pressione verso il basso degli oggetti sulla sua superficie. Allo stesso tempo, se il peso di una barca viene disperso correttamente lungo lo scafo, la nave massimizza l’area e minimizza la forza, esercitando così una pressione verso il basso sulla superficie dell’acqua che è inferiore alla pressione verso l’alto dell’acqua stessa. Quindi, galleggia.

Pressione e il corpo umano

PRESSIONE DELL’ARIA.

I Montgolfier usavano il principio della galleggiabilità non per galleggiare sull’acqua, ma per galleggiare nel cielo con un’imbarcazione più leggera dell’aria. I particolari di questo risultato sono discussi altrove, nel contesto della galleggiabilità; ma il tema del volo più leggero dell’aria suggerisce un altro concetto a cui è stato alluso più volte in questo saggio: la pressione dell’aria.

Proprio come la pressione dell’acqua è maggiore sul fondo dell’oceano, la pressione dell’aria è maggiore sulla superficie della Terra—che, di fatto, si trova sul fondo di un “oceano” d’aria. Sia la pressione dell’aria che dell’acqua sono esempi di pressione idrostatica—la pressione che esiste in qualsiasi luogo in un corpo di fluido a causa del peso del fluido sopra. Nel caso della pressione dell’aria, l’aria viene tirata verso il basso dalla forza della gravitazione terrestre e l’aria lungo la superficie ha una pressione maggiore a causa del peso (una funzione della gravità) dell’aria sopra di essa. A grandi altezze sopra la superficie terrestre, tuttavia, la forza gravitazionale è diminuita e, quindi, la pressione dell’aria è molto più piccola.

Nell’esperienza ordinaria, il corpo di una persona è sottoposto a una quantità impressionante di pressione. Dato il valore della pressione atmosferica discusso in precedenza, se si tiene la mano-supponendo che la superficie sia di circa 20 in2—0,129 m2) – la forza dell’aria che si appoggia su di essa è quasi 300 lb (136 kg)! Com’è, dunque, che la mano non è schiacciata da tutto questo peso? La ragione è che il corpo umano stesso è sotto pressione e che l’interno del corpo esercita una pressione uguale a quella dell’aria.

LA RISPOSTA ALLE VARIAZIONI DI PRESSIONE DELL’ARIA.

Il corpo umano è, infatti, adatto alla normale pressione dell’aria di 1 atm, e se tale pressione esterna viene alterata, il corpo subisce cambiamenti che possono essere dannosi o addirittura fatali. Un piccolo esempio di questo è il “popping” nelle orecchie che si verifica quando si guida attraverso le montagne o cavalca in un aereo. Con i cambiamenti di altitudine vengono cambiamenti di pressione, e quindi, la pressione nelle orecchie cambia pure.

Come notato in precedenza, a quote più elevate, la pressione dell’aria è diminuita, il che rende più difficile respirare. Poiché l’aria è un gas, le sue molecole tendono ad essere non attraenti: in altre parole, quando la pressione è bassa, tendono ad allontanarsi l’una dall’altra, e il risultato è che una persona ad alta quota ha difficoltà a ottenere abbastanza aria nei suoi polmoni. I corridori che gareggiavano alle Olimpiadi del 1968 a Città del Messico, una città in montagna, dovevano allenarsi in ambienti ad alta quota in modo che fossero in grado di respirare durante la competizione. Per le squadre di baseball che competono a Denver, Colorado (noto come” the Mile-High City”), questo svantaggio nella respirazione è compensato dal fatto che la pressione e la resistenza abbassate consentono a una palla da baseball di muoversi più facilmente attraverso l’aria.

Se una persona viene allevata in un ambiente ad alta quota, ovviamente, si abitua a respirare in condizioni di bassa pressione dell’aria. Nelle Ande peruviane, ad esempio, le persone trascorrono tutta la loro vita ad un’altezza più del doppio di quella di Denver, ma una persona proveniente da una zona a bassa quota dovrebbe visitare tale locale solo dopo aver preso precauzioni. Ad altezze estremamente grandi, ovviamente, nessun essere umano può respirare: quindi le cabine degli aerei sono pressurizzate. La maggior parte degli aerei sono dotati di maschere di ossigeno, che cadono dal soffitto se l’interno della cabina subisce una caduta di pressione. Senza queste maschere, tutti nella cabina morirebbero.

PRESSIONE SANGUIGNA.

Un altro aspetto della pressione e del corpo umano è la pressione sanguigna. Proprio come la visione 20/20 è l’ideale, i medici raccomandano una pressione arteriosa target di “120 su 80” – ma cosa significa? Quando viene misurata la pressione sanguigna di una persona, un bracciale gonfiabile viene avvolto attorno alla parte superiore del braccio allo stesso livello del cuore. Allo stesso tempo, uno stetoscopio viene posizionato lungo un’arteria nel braccio inferiore per monitorare il suono del flusso sanguigno. Il bracciale viene gonfiato per fermare il flusso sanguigno, quindi la pressioneviene rilasciato fino a quando il sangue inizia a scorrere di nuovo, producendo un suono gorgogliante nello stetoscopio.

La pressione necessaria per fermare il flusso sanguigno è nota come pressione sistolica, che è uguale alla pressione massima prodotta dal cuore. Dopo che la pressione sul bracciale è ridotta fino a quando il sangue inizia a scorrere normalmente—che si riflette dalla cessazione del suono gorgogliante nello stetoscopio—la pressione dell’arteria viene nuovamente misurata. Questa è la pressione diastolica, o la pressione che esiste all’interno dell’arteria tra i colpi del cuore. Per una persona sana, la pressione sistolica dovrebbe essere 120 torr e la pressione diastolica 80 torr.

DOVE SAPERNE DI PIÙ

“Pressione Atmosferica: la forza esercitata dal peso dell’aria” (Sito Web). <http://kids.earth.nasa.gov/archive/air_pressure/> (7 aprile 2001).

Beiser, Arthur. Fisica, 5 ° ed. Reading, MA: Addison-Wesley, 1991.

“Pressione sanguigna” (sito Web). <http://www.mckinley.uiuc.edu/health-info/dis-cond/bloodpr/bloodpr.html> (7 aprile 2001).

Clark, John Owen Edward. atmosfera. New York: Gloucester Press, 1992.

Cobb, Allan B. Progetti scientifici Super sugli oceani. New York: Rosen, 2000.

“La fisica delle immersioni subacquee: Lezione di pressione” (Sito Web). <http://www.uncwil.edu/nurc/aquarius/lessons/pressure.html> (7 aprile 2001).

Provenzo, Eugene F. e Asterie Baker Provenzo. 47 Esperimenti classici facili da fare. Illustrazioni di Peter A. Zorn, Jr. New York: Dover Publications, 1989.

“Comprensione della pressione dell’aria” USA Today (sito Web). <http://www.usatoday.com/weather/wbarocx.html> (7 aprile 2001).Zubrowski, Bernie. Palloncini: costruire e sperimentare con giocattoli gonfiabili. Illustrato da Roy Doty. New York: Morrow Junior Books, 1990.

TERMINI CHIAVE

ATMOSFERA:

Una misura di pressione, abbreviata “atm” e uguale alla pressione media esercitata dall’aria a livello del mare. Nelle unità inglesi, questo è pari a 14,7 libbre per pollice quadrato, e in unità SI a 101.300 pascal.

BAROMETRO:

Una forma di strumento che facilita la pressione atmosferica.

GALLEGGIABILITÀ:

La tendenza di un oggetto immerso in un fluido a galleggiare.

FLUIDO:

Qualsiasi sostanza, gas o liquido, conforme alla forma del contenitore.

MECCANICA DEI FLUIDI:

Lo studio del comportamento di gas e liquidi a riposo e in movimento.

PRESSIONE IDROSTATICA:

la pressione che esiste in qualsiasi punto di un corpo di fluido a causa del peso del fluido sopra.

PASCAL:

Il principio SI o metricounità di pressione, abbreviata “Pa” e uguale a 1 N/m2.

PRINCIPIO DI PASCAL:

Una dichiarazione, formulata dal matematico e fisico francese Blaise Pascal (1623-1662), che sostiene che la pressione esterna applicata su un fluido viene trasmessa uniformemente in tutto il corpo di quel fluido.

PRESSIONE:

Il rapporto tra forza e superficie, quando la forza viene applicata in una direzione perpendicolare a quella superficie. La formula per la pressione (p ) è p = F /A, dove F è forza e A la superficie.