Carlo Demichelis/Fìsica e Artìcoj sientìfich/Mongolfiera
Artorn

Quat cont an 's na mongolfiera 

Tuti a san che, për l’òm, la prima manera ‘d volé a l’è stàita cola ‘d dovré un balon a ària càoda, ciamà mongolfiera. Sòn a l’è capità ‘l 21 november 1783, cand Pilàtre de Rozier, e François Laurent a son fàsse un giròt
ant ël cel davzin a Paris, su un balon anmaginà e costruvì dai fratej Montgolfier (che però a j’ero piàsse bin varda ‘d provelo lor ëd përson-a). Giusta për un pluch, l’ària càoda a l’è stàita la prima manera ‘d volé, dal moment che pòchi dì dòp, un fìsich (sempe fransèis), che a-j disìo Charles, a fa volé so balon ëd tèila vernisà, ma cost a l’è
pien d’idrògen.

Ij balon a idrògen (con na possà a monté motobin pì àuta) a treuvo bin prest aplicassion an camp militar, ma pì che d’àutr coma balon frenà, vis-a-dì balon ancorà a tèra da un fil pì ò manch long, për osservassion. Sòn përchè un balon lìber a peul nen maneuvré ant l'ària se nen për monté e calé, e a và andova a lo pòrta ël vent.

La mongolfiera a ària càoda a l’ha anvece sùbit un bel sucess da na mira sportiva. Fin-a tròp, se as
pensa che, fra incident e bòsch a feu, ij pompista a bastavo pì nen e la Fransa a l’ha dovù proibì “le mongolfiere privà”. An efét, se a l’era nen fàcil procuresse l’idrògen, a smijava anvece sempi, a tanta gent, fésse antëcà na
mongolfiera a ària caoda.

Da na mira sientìfica 

Che l’ària càoda a tira a monté a l’è na còsa che tuti a l’han avù manera d’ësperimenté, a la mira ‘d
consideréla na còsa pì che natural (la fum càoda a monta ant ël canon dla suva, l'ària scaodà dal termosifon a monta vers la vòlta, e via fòrt). Ma vardoma an manera sèmpia quale che a son le legi fìsiche che a giustìfico ‘l fàit
che na mongolfiera a peul ausésse ant l’ària e volé.

La possà d'Archimede 

Ël prinsipi d’Archimede a dis che un còrp, fongà ant un flùid, a sperimenta na possà, da part dël flùid midem, che a l’è ugual al pèis dël flùid ëspostà. Sòn a veul dì che un qualonque volum V che as treuva ant l’ària a ven sostnù, da l’ària midema, con na fòrsa che a corispond a la fòrsa pèis d’un midem volum V d’ària.
Arcordoma ëd nen confonde la massa, che as misura an chilogram ( Kg ), con la fòrsa, che as misura an Newton ( N ). La massa (disendla a la bon-a) a l’è na carateristica spessifica d’un còrp, che ant la Fìsica Clàssica, a cambia nen an tuti cas, e a corispond a la quantità ‘d matéria dont ël còrp a l’è fàit. La fòrsa pèis che a agiss su
na massa M a dipend da l’acelerassion ëd gravità g , conseguensa dl’atrassion dla Tèra. Costa acelerassion a val, an sla surfassa dla Tèra, pì ò manch istess daspërtut, 9,81 m/sec2.

Na massa d’un chilo a pèisa P = 1 × 9,81 = 9,81 Newton. Ant la pràtica, vist che g a l’è pitòst costant daspërtut an sla surfassa dla tèra, ciamoma pèis e i lo disoma an chilo, lòn che a l’è anvece na massa. Për fé la
spèisa al mercà a cambia pòch, ma vardoma lòn che a càpita a un meter cubo ëd bòsch, con na densità (massa per unità ‘d volum) μ = 400 chilo a meter cubo (pì ò manch coma l’arbra).

Un meter cubo d’ësto bòsch a l’ha na massa che a-peu-pré a l’è ëd 400 kg e donca su costa massa a agiss na fòrsa pèis, vers ël bass, ëd 400 × 9,81 = 3924 N.

La densità dl’ària a cambia con l’autëssa, e con le condission metereològiche. Suponoma che a sia (e pì ò manch a l’è lòn) μa = 1,2 chilo a meter cubo, ant le condission ëd nòstra misura. La possà d’Archimede, an sël meter cubo ‘d nòstr bòsch, a val antlora 1,2 × 9,81 = 11,77 N. La fòrsa total risultant vers ël bass (vis-a-dì 'l pèis dël bòsch) a l’è donca 3924 – 11,77 = 3912,23 N.

Vardand la figura 1 i podoma vëdde an manera fàcil da andova a ven la possà d’Archimede. Disoma prima che la pression, an nòstr cas, a l’è la fòrsa che un flùid a esercita për unità ‘d surfassa, contra ògni surfassa a contat con ël flùid midem. La pression a l’è sempe direta an manera përpendicolar contra a la surfassa e, ant un dàit pont a l’ha sempe l’istess valor qualonque a sia la diression dla surfassa (sòn as peul dimostré, ma sì i lo fama nen).

Figura 1

Suponoma che l'ària a sia l’ària fërma. Se pensoma a un sutil seul d’ària orisontal, con na surfassa S, dal moment che l’ària a l’è fërma, i podoma supon-e che as trata d’un “feuj d’ària” rèid, che a l’è fërm an més a l’àutra ària. Coma se a fussa pogià ansima a sto feuj, a-i è na colòna d’ària che a l’ha un dàit pèis. Sto pèis, dividù për la surfassa S, a dà la pression – p che a agiss an sla fàcia superior dël seul, direta vers ël bass.

Suponoma che l'ària a sia l’ària fërma. Se pensoma a un sutil seul d’ària orisontal, con na surfassa S, dal moment che l’ària a l’è fërma, i podoma supon-e che as trata d’un “feuj d’ària” rèid, che a l’è fërm an més a l’àutra ària. Coma se a fussa pogià ansima a sto feuj, a-i è na colòna d’ària che a l’ha un dàit pèis. Sto pèis, dividù për la surfassa S, a dà la pression – μa che a agiss an sla fàcia superior dël seul, direta vers ël bass.

Ma la pression as ësvilupa istessa an tute le diression, e nòstr seul a l’ha ëdcò na fàcia inferior. Dal moment che i l’oma imaginà un seul sutil com un pont, tant da podèj consideré le doe face a la stessa autëssa, la pression p direta vers l’àut che a agiss an sla fàcia inferior a sarà ugual e contraria a cola che a agiss an sla fàcia superior. Le corispondente fòrse as anulo e ‘l seul a sta fërm. Se adess i consideroma ‘l cubet dla sconda part ëd figura 1, i vëddoma che se la pression – pa an sla fàcia superior a corispond al pèis dla colòna d’ària che a jë stà ansima dividù për la surfassa S, la pression sla fàcia inferior a corispond al pèis dl’istessa colòna con la gionta dl’autëssa h. Se la densità dl’ària ant ël tràit fra le doe surfasse a val μa, la fòrsa an sla surfassa inferior a l’è pì gròssa ëd cola an sla surfassa superior dla quantità; ΔF = μa • S • h e la pression inferior a sarà pb = pa + ΔF / S = pa + μ • hLa fòrsa Fa esercità da l'aria an sèl cubet a sarà la diferensa fra la forsa da sota (pì gròssa) e cola da dzora, dal moment che tute le fórse lateraj as anulo a doe a doe. Fa = S • pb - S • pa = μa • S • h = μa • Vandova V = S • b  a l'é 'l volum ëd nòstr cubet. 

Ma μa • V a l’è la massa d’un volum d'aria istess al volum dèi cubet, che moltiplicà për g a dà so pèis an Newton. As peul dèmostré che sòn a vai për qualonque forma a l’àbia 1 volum considerà. Costa a l’è la giustificassion dèi prinsipi d’Archimede. Èl cubet a stà fèrm përchè so pèis a l’è compensà da la possà d’Archimede.

Le lèj dij gas 
Sensa andé ant l’ancreus, e pijand për bon sensa dèmostrassion lòn che i disoma, vardoma adess com a son anlià fra ëd lor la pression, èl volum e la temperatura d’un gas qualonque. I notoma che an coste lej la temperatura a ven misurà an gré Kelvin (°K), che a son ij sòlit gré Celsius (°C) che i dovroma sempe, ma che i-j giontoma 273,16. Sì i stoma nen a giustifiché sto fàit, che an Termodinàmica a l’è motobin amportant.°K = 273,16 + °CAs sà che se as comprim un gas ampressa, cost as èscàoda e se as espand an pressa as èsfrèida (a basta prové con la pompa dla bici). Se la compression ò la depression a son fàite motobin adasi, an manera che la temperatura dël gas a peussa adatesse a la temperatura esterna, scambiand calor con le surfasse che a lo conten-o, as peul parle ëd na trasformassion a temperatura costanta. A-i è antlora na proporsionalità fra pression e volum, che a ven dèscrivùa da la relassionp1 / p2 = v1 / v2 andova 1 e 2 a son j'ìndes djë stat inissial e finalSe un gas, lìber d’espand-se, a ven scaodà, a chèrs ëd volum second la lege :T2 / T1 = V2 / V1 andova 1 e 2 a son j'ìndes djë stat inissial e final, e Ti a son le temperature an gré Kelvin.Coste a son le relassion che a n’anteresso an costa cita tratassion semplificà. Vardoma adess le carateristiche fìsiche dl’atmosfera teòrica. An fonsion dl’autëssa an sël livel dël mar, la pression a cambia, e a cambia ‘dcò la temperatura. Natural che costi a son parameter che an pràtica a son anlià al temp metereologich, al leu considerà e a la stagion, ma sì as considero valor medi d’arferiment (aria tipo internassional). Ëdcò la densità dl’ària a l’avrà so valor a ògni quòta.

Nòte

Carlo Demichelis
Sagi
Leteratura piemontèisa