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STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA Solido Il corpo ha volume e forma ben definiti Liquido Il corpo ha volume ben definito, ma assume la forma del recipiente che lo contiene Gassoso Il corpo occupa tutto lo spazio disponibile Si dice fluido un corpo allo stato liquido o gassoso 1 PRESSIONE La pressione è il rapporto fra la forza normale agente su una superficie e l’area della superficie F N p 2 Pa S m (pascal) Densità di un fluido m d V Densità dell’acqua kg 1000 3 m 2 PRESSIONE Nel sistema C.G.S. dyn =baria 2 cm 5 N 10 dyn dyn 1 Pa 1 2 1 4 2 10 2 10 barie m 10 cm cm 5 6 1 bar = 10 Pa = 10 barie 3 PRESSIONE La pressione che il fluido esercita su una superficie non dipende dalla sua orientazione, ma solo dalla sua profondità. La pressione che il fluido esercita su una faccia è uguale a quella esercitata sulla faccia opposta. 4 PRINCIPIO DI PASCAL L’aumento di pressione prodotto in un punto di un fluido si trasmette inalterato ad ogni altro punto del fluido. Amplificazione di una forza F A f a 5 LEGGE DI STEVINO Condizione di equilibrio F 0 i i p2 A p1 A mg p1 A dAhg 1 p2 p1 dgh 6 LEGGE DI STEVINO La pressione esercitata da una colonna di liquido sulla sua base non dipende dalla sezione, ma dipende dalla sua altezza Poiché la pressione è uguale alla stessa profondità, il liquido si dispone in recipienti comunicanti, ma di varia forma, alla stessa altezza (principio dei vasi comunicanti) 7 PRINCIPIO DI ARCHIMEDE Un corpo immerso in fluido è sottoposto ad un sistema di forze, la cui risultante è detta spinta di Archimede S, diretta verticalmente verso l’alto ed uguale al peso del fluido spostato S=dVg d = densità del fluido spostato V = volume del corpo 8 PRESSIONE ATMOSFERICA Esperienza di Torricelli mg h=760 mm p = dgh = 13590 • 9.8 • 0.76 Pa = 101218 Pa 105 Pa = 1 atm pa S pa 9 MANOMETRO DIFFERENZIALE Differenza di pressione fra gas e atmosfera misurata dal dislivello h p p po p0 dgh Fluido p h Applicazione per la misura della pressione arteriosa con lo sfigmomanometro 10 FLUIDODINAMICA Portata di un condotto Volume di fluido che attraversa una sezione del condotto nell’unità di tempo S1 S2 v V Svt Q Sv t t vt 11 FLUIDODINAMICA Moto stazionario: le condizioni fisiche rimangono costanti nel tempo S1 S2 v1 v2 La portata assume lo stesso valore su ciascuna sezione S1v1 S2v2 La velocità è inversamente proporzionale all’area della sezione 12 TEOREMA DI BERNOULLI Si applica al moto di un fluido ideale (senza viscosità e incompressibile) in moto stazionario in un condotto a pareti rigide v1t p1 h1 v1 S1 a) c) v2t S2 v2 p2 b) d) Su qualunque sezione del condotto h2 1 2 dv dgh p cost 2 13 TEOREMA DI BERNOULLI Se il fluido è in quiete si ricava la legge di Stevino dgh1 p1 dgh2 p2 Effetto Venturi p2 p1 dg (h1 h2 ) 1 2 1 2 dv1 p1 dv2 p2 2 2 In un condotto orizzontale la pressione aumenta se l’area della sezione aumenta 14 STENOSI Se si produce un restringimento della sezione di un vaso sanguifero S1 p1 p2 S2 p1 p2 15 ANEURISMA Se si produce un allargamento delle sezione di un vaso sanguifero S1 p1 p2 S2 p2 p1 16 FLUIDI REALI Durante lo scorrimento di un fluido reale in un condotto si manifestano forze di attrito interno che ne ostacolano il moto. Esse sono dovute alle forze di coesione fra le molecole del fluido ed alle forze di attrito fra le molecole del fluido e le pareti del condotto. Tali forze di resistenza sono l’origine di una proprietà del fluido detta viscosità e producono una perdita di energia che si trasforma in calore 17 FLUIDI REALI Quando un liquido reale scorre in un condotto cilindrico a bassa velocità (moto laminare), tutto avviene come se cilindri concentrici scorressero l’uno dentro l’altro con velocità decrescente dal centro verso la periferia 18 LEGGE DI HAGEN-POISEUILLE L’attrito interno produce una caduta di pressione secondo la legge di Hagen-Poiseuille p p1 p2 R Q Condotto cilindrico 8 d R 4 r R= resistenza idraulica = coefficiente di viscosità d = lunghezza del condotto r = raggio del condotto 19 COEFFICIENTE DI VISCOSITÀ Equazione dimensionale S.I. C.G.S. Acqua a 20°C Sangue a 37°C kg m s Pa s 1 1 g cm s poise 1 1 1 cpoise = 10-3 Pa·s 2 - 3 cpoise =2-3 10-3 Pa·s 20 SISTEMA CARDIOVASCOLARE Il cuore è diviso in quattro scomparti: atri e ventricoli. Esso funziona come una pompa sincrona, compiendo ciclicamente una contrazione (sistole) seguita da un periodo di rilassamento (diastole) 21 SISTEMA CARDIOVASCOLARE Parametri fisici Gittata sistolica: volume di sangue immesso nell’aorta ad ogni contrazione sistolica (80 cm3) Portata cardiaca: volume di sangue immesso nell’aorta nell’unità di tempo (80 cm3/s) Frequenza cardiaca: numero di contrazioni sistoliche nell’unità di tempo (60 battiti/min) 22 SISTEMA CARDIOVASCOLARE Pressione cardiaca Valori medi all’uscita dei due ventricoli: 120 mm Hg per l’aorta 25 mm Hg per l’arteria polmonare Valori medi al ritorno nei due atri: 4 mm Hg per la vena cava 8 mm Hg per la vena polmonare 23
