Vasi comunicanti

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Il Principio dei vasi comunicanti è quel principio fisico secondo il quale un liquido contenuto in due contenitori comunicanti tra loro raggiunge lo stesso livello.

Il liquido, infatti, non ha una forma propria ma assume la forma del recipiente che la contiene. Per questo motivo, se si versa un liquido in vasi tra loro in comunicazione anche se di forma diversa (purché di diametro non molto piccolo per evitare che intervengano altri principi fisici come la capillarità), esso si dispone allo stesso livello in ognuno dei contenitori stessi.

Se ai capi dei vasi comunicanti troviamo due liquidi differenti (non miscibili), vale che:

                                P1 = P2, e in base alla legge di Stevino,
                          
                                 δ1gh1 + pA = δ2gh2 + pA
                              
                                    δ1h1 = δ2h2. 

Notiamo che nell'ultima equazione il prodotto δ[Kg / m³] * h[m] al primo e secondo membro indica la densità superficiale del liquido ([Kg / m^2]).

La proprietà dei vasi comunicanti è un caso particolare della formula, nel quale si considera un solo liquido e l'equazione si riduce alla seguente forma: h₁ = h₂.

Se consideriamo un bacino e il caso di un solo liquido, sono dati: l'altezza del liquido nel bacino h₁ (oppure h₂), la gravità g e le densità δ₁ e δ₂. Collegato il bacino ad altri vasi, la profondità h₂(oppure h₁) che il liquido assume nei vasi comunicanti è data ed è la stessa indipendentemente dalla forma o diametro del recipiente.

E' anche rilevante notare che il livello del liquido non dipende dalla distanza fra i vasi (h₁ e h₂ sono le altezze del liquido nel bacino e in un vaso comunicante).

Il principio dei vasi comunicanti spiega diversi fenomeni e viene sfruttato dall'uomo per diversi applicazioni pratiche.

Se sul liquido non agiscono forze esterne, sia rriva ad un equilibrio stabile nel quale il pelo libero del liquido si dispone su un piano perfettamente orizzontale.

Indice 1 Applicazioni 1.1 Impianti idrici 1.2 Canali artificiali 1.3 Pozzi di drenaggio in falda freatica 1.4 Pozzo in falda artesiana 1.5 Travaso 1.6 Livella

[modifica] Applicazioni

L'uomo utilizza il principio dei vasi comunicanti per diverse applicazioni di cui si riportano di seguito alcuni esempi:

[modifica] Impianti idrici

È possibile condurre l'acqua potabile negli edifici perché il serbatoio generale dell'acqua nelle città e nei paesi è situato in posizione elevata e collegato, mediante i tubi della rete di distribuzione, con tutti i punti di utilizzo.

[modifica] Canali artificiali

L'acqua dei i mari e degli oceani della Terra sono allo stesso livello (tranne piccole differenze). Costruendo canali artificiali come il Panama o il Canale di Suez, l'acqua riempie il canale portandosi allo stesso livello dei mari messi in comunicazione, consentendo alle imbarcazioni di poter navigare da una estremità all'altra del canale.

[modifica] Pozzi di drenaggio in falda freatica

Se si scava un pozzo, ivi l'acqua raggiunge lo stesso livello della falda freatica circostante. Se per mezzo di pompe si provoca un abbassamento del livello dell'acqua nel pozzo per il principio dei vasi comunicanti anche l'acqua della falda acquifera del luogo si abbassa.

[modifica] Pozzo in falda artesiana

Nel caso di falde racchiuse tra strati superiori e inferiori impermeabili a forma di conca, la falda acquifera artesiana si trova imprigionata è in pressione e non a pelo libero. Scavando un pozzo nell'area di maggiore avvallamento, l'acqua zampilla in superficie.

[modifica] Travaso

I liquidi si possono travasare da un recipiente all'altro per sifonamento. Si colloca il recipiente pieno a un livello superiore a quello da riempire. I due recipienti si mettono in comunicazione per mezzo di un tubo, si fa in modo che il tubo sia pieno di liquido, si immette il tubo nel recipiente da cui prelevare liquido e avviene il travaso perché il liquido nel recipiente posto più in basso cerca di raggiungere lo stesso livello di quello posto più in alto. L'applicazione ha un uso che molti avranno osservato nel travaso del vino, ma viene sfruttato nel funzionamento dello scarico dei bagni e nel rifornimento delle auto di Formula 1.

[modifica] Livella

Il principio è sfruttato per ottenere uno strumento molto semplice ma di grande precisione, atto a porre due o più punti, allo stesso preciso livello sul piano orizzontale. Costituito da un semplice tubo flessibile alle cui estremità sono collegati due ampolle cilindriche trasparenti tenuti verticali; riempiendo d'acqua il sistema fino a vedere il livello salire a metà delle ampolle, a questo punto è possibile rilevare i riferimenti. Pensiamo come mettere in piano un campo sportivo in costruzione, fissata un'ampolla su un angolo e rilevato il riferimento di partenza, spostando l'altra sugli altri tre, si ha la certezza di una perfetta messa in piano dei quattro angoli.