Cos'è la pressione in fisica e qual è la formula?

Con gli scarponi normali sprofondi nella neve fresca; con le ciaspole resti sopra, anche se pesi uguale: il tuo peso si distribuisce su una superficie molto più grande. Questa è la pressione:

pressione = forza / superficie, p = F / S

La forza si misura in newton (N) e la superficie in metri quadrati (m²), quindi la pressione si misura in newton al metro quadrato, N/m². Questa unità ha un nome, il pascal (Pa): 1 Pa = 1 N/m². Un pascal è pochissimo (più o meno la pressione di un foglio di carta appoggiato su un tavolo), perciò si usano spesso il kilopascal (1 kPa = 1000 Pa), l'ettopascal (1 hPa = 100 Pa) e il bar (1 bar = 100 000 Pa), quello delle gomme dell'auto. Per superfici piccole si usa anche il N/cm²: 1 N/cm² = 10 000 Pa.

La formula nasce dal significato: se 600 N si distribuiscono su 3 m², ogni metro quadrato regge 600 / 3 = 200 N, e la pressione è 200 Pa. Le formule inverse sono F = p · S e S = F / p.

Tanta o poca pressione. Per avere tanta pressione si spinge su una superficie piccola: coltelli, aghi, chiodi, puntine e lame dei pattini hanno superfici di contatto minuscole. Per averne poca si distribuisce la forza su una superficie grande: ciaspole, pneumatici larghi dei trattori, zampe di cammelli ed elefanti, spallacci larghi di uno zaino pesante. La pressione è legata alle forze e all'area.

Pressione nei liquidi. L'acqua spinge su tutto ciò che contiene, in tutte le direzioni, e più scendi, più acqua hai sopra. La legge di Stevino dice che la pressione dovuta al liquido è

p = d · g · h

dove d è la densità del liquido (kg/m³), g l'accelerazione di gravità (9,8 m/s², cioè 9,8 N/kg) e h la profondità (m). In acqua dolce ogni 10 m di profondità aggiungono 1000 · 9,8 · 10 = 98 000 Pa, quasi un'atmosfera. Contano solo profondità e densità, non la forma del recipiente: per questo le dighe sono più spesse alla base.

Pressione atmosferica. Anche l'aria ha un peso. Al livello del mare preme con circa 101 000 Pa (101 kPa), cioè 1 atmosfera; Torricelli la misurò con una colonna di mercurio alta 760 mm. Nelle previsioni del tempo si usano gli ettopascal: 1013 hPa è un valore tipico. Non la sentiamo perché spinge da tutte le parti. In alta quota c'è meno aria sopra e la pressione scende: un sacchetto di patatine si gonfia in montagna.

Pressione relativa e assoluta. Il manometro delle gomme misura la pressione in più rispetto a quella atmosferica (pressione relativa). La pressione assoluta è quella relativa più quella atmosferica.

Pressione nei gas. Le particelle di un gas si muovono veloci e urtano di continuo le pareti del recipiente; tutte queste piccole spinte formano la pressione del gas. Se comprimi il gas, gli urti diventano più frequenti e la pressione sale. Per una quantità fissa di gas a temperatura costante vale p₁ · V₁ = p₂ · V₂ (legge di Boyle): volume dimezzato, pressione doppia. Anche scaldare un gas in un recipiente chiuso ne aumenta la pressione.

Principio di Pascal. I liquidi quasi non si comprimono, quindi una pressione applicata in un punto si trasmette a tutto il liquido. Una piccola forza su un pistone piccolo dà una grande forza su un pistone grande: così funzionano il torchio idraulico, il cric idraulico e i freni dell'auto.

Per un liquido si moltiplica: p = d · 9,8 · h. Per un gas compresso a temperatura costante: p₁ · V₁ = p₂ · V₂.

Qual è la formula della pressione?#

p = F / S: forza in newton diviso superficie in metri quadrati. Nei liquidi vale la legge di Stevino, p = d · g · h.

Qual è l'unità di misura della pressione?#

Nel Sistema Internazionale il pascal (Pa), pari a 1 N/m². Si usano anche hPa (meteo), bar (gomme), atmosfere (circa 101 325 Pa) e millimetri di mercurio (1 atm = 760 mmHg).

Cos'è la pressione in fisica, in parole semplici?#

Quanto forte qualcosa spinge su ogni pezzetto di una superficie. La stessa spinta è delicata con la mano aperta e fa male con la punta di un dito, che ha una superficie più piccola.

Quali sono le formule inverse della pressione?#

Da p = F / S si ricava F = p · S (forza) e S = F / p (superficie). Dalla legge di Stevino: h = p / (d · g).

Come si legano pressione e densità?#

Nella legge di Stevino la densità compare direttamente: in acqua di mare, più densa di quella dolce, la pressione alla stessa profondità è un po' più alta.

Come si legano pressione e volume in un gas?#

Per una quantità fissa di gas a temperatura costante, p · V resta uguale (legge di Boyle). Se il volume si dimezza, la pressione raddoppia.