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  Professori di Fisica ho bisogno di voi.

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giovannina12



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MessaggioTitolo: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Mer Ago 09, 2017 10:40 am

Ho bisogno di una spiegazione per risolvere  questo esercizio ( 2° liceo scientifico):

il livello dell'acqua in un serbatoio aperto sul tetto di un edificio è a 30 m di altezza da terra.
il serbatoio fornisce acqua ai vari piani dell'edificio attraverso condutture di sezione 15 cmq.
ogni rubinetto degli appartamenti ha una sezione di 8,5 cmq.


considerando un appartamento a 20 m da terra, determina:
a) la pressione esercitata dall'acqua su un rubinetto chiuso,
b) la pressione dell'acqua quando il rubinetto è aperto;
c) la forza esercitata dall'acqua su un rubinetto chiuso;
d) Calcola, inoltre, la forza esercitata su un rubinetto posto al piano terra nel caso in cui i rubinetti degli appartamenti a 10 m e a 20 m da terra siano aperti uno per volta o contemporaneamente.
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Masaniello



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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Mer Ago 09, 2017 11:02 am

Aspetta.prima della soluzione,scrivi per conto di tuo figlio?
Digli di pensarci ancora,sforzarsi e ragionare, che nelle materie scientifiche è una delle cose più importanti in assoluto. Non è un problema simile a quelli fatti in classe durante l anno?ottimo,allora è un problema di competenze, lo sforzo e il ragionamento che tuo figlio deve fare percentuale di risolverlo è estremamente importante.
In bocca al lupo. Quando tuo figlio risolverà, o di arrendera' allora arriverà la soluzione
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giovannina12



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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Mer Ago 09, 2017 11:38 am

Grazie. Mio figlio non si arrende e cerca di mettere in atto quanto studiato durante l'anno , ma sono io a voler capire e cercare di aiutarlo.
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avidodinformazioni



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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Mer Ago 09, 2017 11:39 am

a) p=m*d*h+pressione atmosferica

c) F=p*A

b) è una presa in giro: il rubinetto aperto espone all'aria libera quindi la pressione è quella atmosferica

d) tenendo conto che dove il rubinetto è aperto la pressione è quella atmosferica, in un rubinetto chiuso più in basso la pressione si calcola con la formula a) usando come h la distanza tra il rubinetto aperto più basso ed il rubinetto chiuso.
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udl



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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Mer Ago 09, 2017 12:48 pm

Scusa Avido, io nel punto d) metterei sempre come h il dislivello fra la superficie dell'acqua nel serbatoio e il rubinetto interessato (legge di Stevino), o sbaglio?
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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Mer Ago 09, 2017 1:51 pm

udl ha scritto:
Scusa Avido, io nel punto d) metterei sempre come h il dislivello fra la superficie dell'acqua nel serbatoio e il rubinetto interessato (legge di Stevino), o sbaglio?
Premesso che parliamo di un modello semplificato, in cui non esistono le "perdite di carico concentrate", come quelle sul rubinetto aperto, che non sarebbe perfetto, se in un punto c'è un rubinetto "spalancato", lì c'è pressione atmosferica, e te la ritrovi in un qualsiasi punto alla stessa altezza.

Da quel punto in giù la legge di Stevino ricomincia ad operare e man mano che scendi la pressione aumenta.

Un millimetro sotto il "buco" c'è un nuovo "pelo ibero" da cui iniziare i conteggi.
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Masaniello



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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Mer Ago 09, 2017 2:07 pm

Ok. Fate una cosa. Per il punto d,che vedo suscita opinioni differenti, prendete una bottiglia di plastica da 1,5 l.praticate tre fori ad altezze diverse.riempite d acqua e verificate se,tappando i due fori superiori nelle combinazioni del problema la parabola del getto di acqua che esce dal foro più basso cambia.
La forma della parabola dipende dalla velocità di efflusso, quindi dalla pressione a monte del foro e quindi dalla forza applicata su un ipotetico rubinetto.
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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Mer Ago 09, 2017 2:42 pm

Masaniello ha scritto:
Ok. Fate una cosa. Per il punto d,che vedo suscita opinioni differenti, prendete una bottiglia di plastica da 1,5 l.praticate tre fori ad altezze diverse.riempite d acqua e verificate se,tappando i due fori superiori nelle combinazioni del problema la parabola del getto di acqua che esce dal foro più basso cambia.
La forma della parabola dipende dalla velocità di efflusso, quindi dalla pressione a monte del foro e quindi dalla forza applicata su un ipotetico rubinetto.
La legge di Stevino è una legge "statica", basata sul principio di Pascal, anch'esso statico e falso.

Su una superficie orizzontale la pressione è ovunque identica a patto di non avere il liquido che si muova orizzontalmente, come invece accade in prossimità del foro.

Nel foro poi ritroviamo la legge di Bernoulli che in un esercizio del genere non è il caso di tirar fuori.

Se esegui l'esperimento è probabile che con tre fori, alto medio e basso invece di vedere il foro basso "pisciare" indipendentemente da come sia, aperto o chiuso, il foro alto, potresti vedere una pisciata più lunga col foro alto tappato, ma suppongo di poco.

Se tappi il foro medio, poi tappando o non tappando il foro alto dovresti vedere incrementi di getto ben più sostanziosi.

Per un calcolo ben fatto serve un PC ed un programma FEM (metodo degli elementi finiti); non è il nostro caso.
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udl



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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Mer Ago 09, 2017 2:52 pm

La velocità di efflusso e' data da radice di 2.g.h, e se h e' costante (come sembra implicito in questo problema) anche questa v e' costante, indipendentemente dal fatto che sopra vengano praticati 1, 50 o 100 fori.
Naturalmente per un calcolo preciso della v andrebbe considerata la geometria e la finitura superficiale del foro di efflusso e la contrazione della vena liquida, che dipende da vari fattori.
Questi calcoli "di fino" non modificano però il problema originario
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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Mer Ago 09, 2017 3:08 pm

udl ha scritto:
La velocità di efflusso e' data da radice di 2.g.h, e se h e' costante (come sembra implicito in questo problema) anche questa v e' costante, indipendentemente dal fatto che sopra vengano praticati 1, 50 o 100 fori.
Naturalmente per un calcolo preciso della v andrebbe considerata la geometria e la finitura superficiale del foro di efflusso e la contrazione della vena liquida, che dipende da vari fattori.
Questi calcoli "di fino" non modificano però il problema originario
h è l'altezza tra il foro ed il pelo libero, quella formula si basa sul fatto che la pressione disponibile è dgh e questo è vero se nel foro la pressione è quella atmosferica.

Un foro posto in alto porta alla pressione atmosferica tutta la superficie orizzontale, quindi per i fori sottostanti h deve essere conteggiata non fino al pelo libero del serbatoio ma fino al (pelo libero del) foro superiore.
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udl



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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Mer Ago 09, 2017 3:24 pm

Caro Avido, mi permetto di dissentire: un foro posto in alto a mio avviso non porta assolutamente alla pressione atmosferica tutta la superficie orizzontale, e' un semplice foro da cui esce fluido, sempre nell'ipotesi di pelo libero ad h costante.
Se così non fosse non potrebbero funzionare, ad esempio, gli acquedotti: il primo prelievo di acqua non abbatte la pressione alla quota del primo rubinetto, la pressione rimane quella dell'altezza piezometrica data dalla quota del bacino di raccolta.
Almeno così ho sempre creduto e pensato
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Masaniello



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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Mer Ago 09, 2017 4:04 pm

Se ricordate, la formula v=radq (2gh) è un applicazione di Bernoulli che presuppone,come quasi sempre avviene, che la velocità del fluido sul pelo libero del serbatoio sia nulla. Parlando di serbatoio con migliaia di litri,questo è tollerabile.
Aumentando i fori aumenta un po la velocità di discesa del livello di acqua,ma parliamo di rubinetti contro un serbatoio .
per ogni foro,uno nessuno centomila,la velocità di uscita e la pressione sul rubinetto quando è chiuso dipendono solo dal dislivello della acqua sopra il foro. In questo problema dal dislivello rispetto al livello acqua serbatoio sul tetto. Applica bernouilli tra la sezione 1,pelo libero serbatoio, e 2, rubinetto.ricavi p e quindi F. Che ce frega se ci sono altre prese sopra o sotto..se tutti i rubinetti sono chiusi l acqua e'ferma, non esistono nemmeno perdute di carico,che nei fluidi dipendono dal fatto che il fluido stesso sia in movimento (turbolenze, strato limite ecc)
Il problema di avido piu complesso, riguarda ad esempio il calcolo del tempo di svuotamento. Siccome la v di efflusso dipende da h,si considera un dv volume infinitesimale alto dh, e dalla definizione di portata di ricava il tempo dt.
Dopodiché si integra. Qualcosa di analogo ai problemi di svuotamento di recipienti pieni di un gas,dove si integrano le leggi dei gas
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giovannina12



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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Mer Ago 09, 2017 6:16 pm

Vi ringrazio , ma purtroppo mio figlio non riesce a trovare la soluzione al quesito d. Lui non ha ancora studiato la legge di Bernoulli e applicando la legge di Stevino non trova la giusta applicazione della formula. Sareste così gentili da scrivermi la procedura e la spiegazione per risolverlo ?
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udl



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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Mer Ago 09, 2017 6:43 pm

La pressione e' data da (densità x g x h) ed è indipendente dal fatto che siano aperti 1, 2 o 50 rubinetti SE h e' costante.
Per ottenere la forza si deve moltiplicare per l'area.

Naturalmente devono essere utilizzate unità di misura coerenti: questo lo può fare tuo figlio
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Masaniello



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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Mer Ago 09, 2017 6:55 pm

H è l altezza tra il rubinetto più in basso e il livello del serbatoio, quindi 30 m. Nessun Bernoulli, solo stevino, che di Bernoulli è caso particolare.
Il risultato in Pascal ,ma attenzione che per avere la forza la sezione del rubinetto va espressa in m2! ! Altrimenti verrebbero forze mostruose. ...
La sezione dei tubi di passaggio dell acqua,in questa domanda,non c entra una mazza
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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Mer Ago 09, 2017 10:18 pm

giovannina12 ha scritto:
Vi ringrazio , ma purtroppo mio figlio non riesce a trovare la soluzione al quesito d. Lui non ha ancora studiato la legge di Bernoulli e applicando la legge di Stevino non trova la giusta applicazione della formula. Sareste così gentili da scrivermi la procedura e la spiegazione per risolverlo ?
Se è aperto il rubinetto a 10 metri: F=0.00085*1000*9.81*10=83.4 N
Se è aperto il rubinetto a 20 metri ma non quello a 10 F=0.00085*1000*9.81*20=166.8 N

Solo applicando Stevino e la definizione di pressione
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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Mer Ago 09, 2017 10:23 pm

udl ha scritto:
Caro Avido, mi permetto di dissentire: un foro posto in alto a mio avviso non porta assolutamente alla pressione atmosferica tutta la superficie orizzontale, e' un semplice foro da cui esce fluido, sempre nell'ipotesi di pelo libero ad h costante.
Se così non fosse non potrebbero funzionare, ad esempio, gli acquedotti: il primo prelievo di acqua non abbatte la pressione alla quota del primo rubinetto, la pressione rimane quella dell'altezza piezometrica data dalla quota del bacino di raccolta.
Almeno così ho sempre creduto e pensato
Come ho scritto sopra, non ho fornito una spiegazione rigorosa, che necessita di conoscere le caratteristiche dell'ugello e del tubo, ma solo una soluzione semplificata, quella che quasi sicuramente richiede l'esercizio.

La soluzione semplificata è tanto più corretta quanto più il "buco" è di dimensioni paragonabili al tubo.

Se il buco è fatto in un serbatoio (la bottiglia è un serbatoio piccolo) evidentemente la semplificazione è eccessiva, nel nostro caso il buco che presenta il rubinetto è grosso come mezzo tubo, quindi è uno squarcio ed è in grado di far perdere pressione al tubo in quella sezione.
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Masaniello



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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Mer Ago 09, 2017 10:47 pm

Ciò che affermi è in disaccordo con Bernoulli.
A VALLE di un rubinetto aperto la pressione è quella esterna,atmosferica.
Subito A MONTE NO.è quella piezometrica. Aprire un rubinetto significa trasformare la componente piezometrica dell energia in cinematica.
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avidodinformazioni



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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Mer Ago 09, 2017 10:55 pm

Masaniello ha scritto:
Ciò che affermi è in disaccordo con Bernoulli.
A VALLE  di un rubinetto aperto la pressione è quella esterna,atmosferica.
Subito A MONTE NO.è quella piezometrica. Aprire un rubinetto significa trasformare la componente piezometrica dell energia in cinematica.
Un rubinetto aperto fa muovere l'acqua (che esce); l'acqua che si muove introduce perdite di carico nel tubo, quindi la pressione a monte NON è quella piezometrica.

Se conosci le perdite di carico concentrate del rubinetto e se conosci le caratteristiche del tubo (rugosità in primis) allora puoi fare i calcoli bene, altrimenti sei fottuto.

La soluzione semplificata è quella del rubinetto perfetto, che se aperto non introduce resistenza al passaggio dell'acqua e quindi la pressione esterna è pari a quella interna su tutta la superficie equipotenziale (orizzontale).
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avidodinformazioni



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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Mer Ago 09, 2017 10:56 pm

Giovannina12, quanto sono i risultati del libro ?
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mokka70



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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Gio Ago 10, 2017 1:04 am

giovannina12 ha scritto:
Vi ringrazio , ma purtroppo mio figlio non riesce a trovare la soluzione al quesito d. Lui non ha ancora studiato la legge di Bernoulli e applicando la legge di Stevino non trova la giusta applicazione della formula. Sareste così gentili da scrivermi la procedura e la spiegazione per risolverlo ?

Ma dopo tutte queste dissertazioni scientifiche... siete in grado o no di risolvere il problema per il figlio di giovannina?
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udl



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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Gio Ago 10, 2017 1:12 am

Le soluzioni sono state date
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Ire



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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Gio Ago 10, 2017 8:26 am

giovannina12 ha scritto:
Vi ringrazio , ma purtroppo mio figlio non riesce a trovare la soluzione al quesito d. Lui non ha ancora studiato la legge di Bernoulli e applicando la legge di Stevino non trova la giusta applicazione della formula. Sareste così gentili da scrivermi la procedura e la spiegazione per risolverlo ?

prova a vedere se qui http://www.youmath.it/forum.html

trovi qualcuno in grado di aiutarti
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http://www.dis-tranoi.it/forum
giovannina12



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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Gio Ago 10, 2017 8:53 am

avidodinformazioni ha scritto:
Giovannina12, quanto sono i risultati del libro ?


d) 0,25kN, 0,25kN, 0,33kN
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Masaniello



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MessaggioTitolo: Re: Professori di Fisica ho bisogno di voi.   Gio Ago 10, 2017 8:59 am

Inviterei ire a non fare la spiritosa.
L utente udl e Masaniello hanno fornito le soluzioni. L utente avido ha introdotto le perdite di carico che però in questo problema semplificato da seconda liceo si trascurano.
Si vada pure su altri forum, le risposte saranno le stesse
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Professori di Fisica ho bisogno di voi.
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