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May 08, 2024

Sollevare un carico di grandi dimensioni utilizzando liquidi

Un'attività idraulica di Science Buddies Concetti chiave Fisica IngegneriaMacchine sempliciForzaPressione Introduzione Nemmeno l'essere umano più forte potrebbe sollevare un camion in aria. Il nostro cervello,

Un'attività idraulica di Science Buddies

Concetti chiaveFisicaIngegneriaMacchine sempliciForzaPressione

introduzione Nemmeno l'essere umano più forte potrebbe sollevare un camion in aria. Il nostro cervello, però, è abbastanza intelligente da creare uno strumento in grado di sollevare oggetti pesanti per noi: gli ascensori idraulici! Li puoi trovare nelle officine di riparazione auto, negli ascensori per sedie a rotelle e persino nei cantieri di grattacieli. Usano l'acqua (o altri liquidi) per aumentare la forza disponibile per sollevare le cose. E ne costruirai uno in questa attività! Provalo e scopri quanto è più facile sollevare pesi con la forza dell'acqua.

Sfondo Se hai mai usato una carriola, sai che può aiutare a sollevare oggetti pesanti: sollevare le maniglie della carriola è più facile che sollevare l'oggetto stesso. Un ascensore idraulico svolge lo stesso compito. Ti permette di spostare un oggetto pesante con molto meno sforzo.

"Idraulico" si riferisce a strumenti che funzionano spostando liquidi, come acqua o olio. Non è possibile comprimere liquidi (a meno che non si disponga di attrezzature speciali). Ciò significa che non importa quanto forte si preme su un liquido, non è possibile modificarne sensibilmente il volume. Provalo! Riempi una siringa per medicinale orale con acqua, chiudi la punta aperta con un dito e prova a premere lo stantuffo. Vedrai che non è possibile. Anche se potessi posizionare un elefante sullo stantuffo, non comprimerebbe il fluido nella siringa. Quindi cosa sarai in grado di fare con questa energia idrica?

Nello sforzo di spostare qualcosa, non è importante solo esercitare la forza ma anche considerare l'intera area su cui viene distribuita la forza. Pensa a una volta in cui hai giocato con Play-Doh. Spingere un dito nell'impasto è facile, ma spingere il palmo della mano nell'impasto è più difficile: probabilmente hai sentito più resistenza. Poiché la tua mano ha una superficie più ampia, il tuo sforzo è distribuito su un'area più ampia e l'impasto non riceve la stessa forza per ogni centimetro quadrato come quando viene spinta con un solo dito. Ora pensa a questo problema al contrario: a volte vuoi meno forza per pollice quadrato, come quando stai cercando di sollevare qualcosa. Esiste un modo per posizionare un oggetto su una superficie più ampia in modo da creare meno pressione quando si tenta di sollevarlo? Prova l'attività per scoprirlo!

Materiali

Preparazione

Procedura

Osservazioni e risultati Probabilmente hai trovato più facile sollevare il barattolo con la siringa grande. In quella combinazione probabilmente la giara si muoveva anche per una distanza molto più breve.

Quando si preme uno stantuffo, il liquido all'interno del sistema chiuso preme con la stessa quantità di pressione contro l'altro stantuffo. Poiché la pressione viene creata applicando una forza su un'area, una piccola spinta su una piccola area crea la stessa pressione di una spinta molto più grande su un'area molto più grande. Ecco perché un sollevatore idraulico può moltiplicare una forza: si spinge su un piccolo stantuffo, la pressione che si crea si sposta attraverso il liquido verso uno stantuffo molto più grande e il carico sullo stantuffo più grande avverte una spinta molto maggiore di quella esercitata per prima. fatto. Per questo motivo era più semplice e, se ci provavi, potevi spostare più peso con una siringa di aiuto grande rispetto a una piccola.

Hai visto come il liquido veniva trasferito da una colonna all'altra durante il processo? Poiché il volume del liquido non cambia, lo stantuffo più grande non si muoverà tanto quanto quello più piccolo. Ma questo è il compromesso per poter sollevare un oggetto pesante!

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Questa attività ti è stata offerta in collaborazione con Science Buddies

Chelsea Harvey e E&E News

Jonathan Bean e La conversazione negli Stati Uniti

Meg Duff, Jeffery Del Viscio e Tulika Bose