Ti basta una bottiglia d'acqua con due fori per spiegare uno delle più belle e semplici leggi della fisica
A volte basta poco per spiegare alcuni concetti di fisica. Anche solo una bottiglia d’acqua con due fori può essere un’ottima alleata per capire questa semplice legge fisica.
Le leggi della fisica sono il linguaggio con cui l’universo si racconta. Regolano ogni cosa: dal moto dei pianeti alla caduta di una foglia, dall’energia delle stelle al battito di un cuore.
Dietro formule e simboli, queste leggi descrivono la coerenza nascosta della realtà. Sono come regole non scritte che tutto, anche ciò che non vediamo, è obbligato a rispettare. Gravità, elettricità, movimento, calore: ognuna segue principi che, pur invisibili, si manifestano ovunque.
Col tempo, la fisica ha imparato a unire fenomeni diversi sotto le stesse leggi. Le intuizioni di Galileo, Newton, Einstein e tanti altri hanno mostrato che le regole che valgono sulla Terra funzionano anche nello spazio, come se l’universo intero fosse una macchina perfettamente sincronizzata.
Eppure, non tutto è ancora spiegato. Ai confini della scienza, tra meccanica quantistica e cosmologia, le leggi sembrano piegarsi, come se l’universo avesse ancora segreti da svelare. Ed è proprio in queste eccezioni che la curiosità umana continua a cercare nuove risposte.
L’esperimento della bottiglia
Un esperimento semplice ma sempre efficace per capire come funziona la pressione nei liquidi è quello della bottiglia piena d’acqua con due piccoli fori, uno in alto e uno in basso. Basta praticarli con uno spillo o un chiodo e osservare cosa succede: dai due punti l’acqua comincia a uscire, ma non con la stessa forza. Il getto inferiore è molto più energico, più “potente”, mentre da quello superiore l’acqua scorre lentamente, quasi timidamente.
La differenza, a prima vista, sembra banale, ma racconta una legge fisica fondamentale: quella che lega la pressione alla profondità del liquido. È un principio antico, già noto a Stevino, che aveva capito come la pressione di un fluido in equilibrio dipenda da due fattori: l’altezza della colonna di liquido e la densità del fluido stesso.
Cosa dice la fisica
Nel caso dell’acqua, la densità rimane praticamente costante, quindi ciò che fa davvero la differenza è l’altezza. Più si scende verso il fondo della bottiglia, maggiore è la quantità di liquido che preme sopra quel punto, e quindi più grande è la pressione.
Di conseguenza, il foro in basso “sente” tutto il peso della colonna d’acqua sovrastante, mentre quello in alto subisce solo una piccola parte di essa. Per questo il getto inferiore esce con maggiore vigore: la pressione spinge l’acqua fuori con più forza, mentre in alto, dove la colonna d’acqua è minore, la spinta è debole.