Vogliamo costruire un manometro ad aria libera (detto anche manometro ad U) con materiale facile da reperire. Questo strumento è è in grado di misurare la differenza tra due pressioni (una è quella esercitata dall’atmosfera sull’estremità libera).
Per prima cosa ci servirà un tubicino di plastica flessibile lungo circa un metro.
Fissiamo con lo scotch una estremità su un supporto di cartoncino dandole una forma a U.
Prepariamo tre bottigliette identiche con liquidi di densità diverse, per esempio acqua, acqua zuccherata e olio.
Può essere utile che l’estremità libera del tubo, che dovremo poi inserire nelle bottigliette, sia rigida, in modo da creare una sonda più stabile. A questo scopo possiamo fissare a questa estremità un tubo non flessibile o un supporto rigido.
Con una siringa riempiamo circa un terzo del tubo con acqua colorata.
Posizionando il supporto in verticale l’acqua rimarrà nella U senza rovesciarsi.
Andando a inserire l’estremità libera del tubo nelle diverse bottigliette vedremo che l’acqua colorata nella parte a U del tubo tenderà a salire sempre più quanto più profondamente immergiamo la sonda.
Il livellio cambierà a seconda del liquido presente nella bottiglietta.
Per misurare con più precisione l’innalzamento del livello dell’acqua colorata nel tubo a U possiamo fissare al cartoncino anche un righello o un metro e andare di volta in volta a segnare il livello raggiunto dall’acqua.
Come funziona il manometro ad aria libera?
L’acqua colorata nel tubo a U si innalza maggiormente quanto più sale la pressionea cui è sottoposta la sonda nelle bottigliette.
La pressione idrostaticapresente in un fluido dipende da diversi fattori. Secondo la Legge di Stevin infatti essa dipende dalla densità del fluido e dalla profondità a cui eseguiamo la misura.
Nel nostro esperimento possiamo infatti osservare che la pressione misurata in una bottiglietta cambia con la profondità a cui immergiamo la sonda. Inoltre se immergiamo la sonda fino in fondo a tutte e tre le bottigliette, cioè se misuriamo la pressione a parità di profondità, vedremo che fluidi diversi ci danno risultati diversi.
In particolare l’acqua zuccherata farà innalzare il livello nel tubo più dell’acqua pura mentre l’olio la farà innalzare di meno. Questo succede perché l’acqua zuccherata ha una densità maggiore di quell’acqua pura mentre l’olio una densità minore.
Questo è il prodotto del progetto PCTO “Germogli di conoscenza: giovani divulgatori scientifici per aspiranti scienziati” di Federico D. F., studente di Liceo Scientifico.
Trovate la sua presentazione qui e sul sito della scuola.
