strumenti misteriosi - Masson
Strumenti misteriosi
Apparecchio di Masson
Ipotesi di funzionamento

Quanti tra gli esperti desiderino comunicare le proprie ipotesi al personale del Museo di Fisica "Anton Maria Traversi" circa il funzionamento di questo strumento e/o sull'utilizzo di alcune sue parti possono scrivere ai seguenti indirizzi:

paolo.bonavoglia#@liceofoscarini.it e pierandrea.malfi#@liceofoscarini.it
!!Rimuovere # per l'indirizzo corretto!!

Ipotesi di funzionamento (Malfi, febbraio 2003)

L'ipotesi prevede l'utilizzo dello strumento al fine di eseguire in piccolo un classico esperimento effettuato da Pascal sulla pressione che può essere sviluppata da un esiguo volume d'acqua. Pascal aveva infatti capito che la pressione sul fondo di un recipiente è indipendente dalla forma di quest'ultimo, ma dipende solo dalla massima altezza dell'acqua che lo riempie. A tal fine egli inventò un dispositivo (Apparecchio di Pascal) per dimostrare questo fatto paradossale. Da ciò segue che è sufficiente versare acqua in un piccolo tubo molto lungo disposto verticalmente e saldamente collegato ad una botte completamente piena d'acqua per sfasciarla. Così un piccolo peso d'acqua è in grado di sfasciare una robusta botte e Pascal si devertì molto a lascare basiti gli spettatorio presenti all'esperimento.

Nel caso specifico dell'Apparecchio di Masson, l'esperimento prevede di far alzare il coperchio d'ottone dell'apparecchio per mezzo della pressione prodotta dalla colonna d'acqua che riempie il tubicino di vetro fino all'imbuto. Quando non serviva, lo strumento veniva riposto in un armadio del Vecchio Gabinetto di Fisica con il serbatoio completamente abbassato, per limitare l'ingombro in altezza. Prima di effettuare la prova, si metteva a bolla la base, si inseriva sotto al serbatoio un recipiente con la funzione di raccogliere l'acqua e si depositava un po' di grasso sulle pareti del recipiente. Rimosso il coperchio d'ottone, si riempiva fino all'orlo il recipiente. Dopodiché, si posizionava il coperchio avendo cura di farlo aderire ben bene alle pareti e che non rimanesse intrappolata aria. Versando allora acqua entro l'imbuto, a un certo punto essa trafilava dal coperchio, pur essendo questo di una certa massa.

Un rapido conto permette di stabilire che la pressione della colonna d'acqua è in grado di sollevare il coperchio d'ottone del peso di 0,780 kg forza. L'area netta A del coperchio è di 5,024x10-3 m (il diametro è infatti di 0,08 m). Il peso specifico gacqua dell'acqua è di circa 1000 chilogrammi forza per metro cubo e la massima altezza H raggiungibile dall'acqua tra tubicino e imbuto è di 18,5 cm. Per la prima legge delle tre leggi della pressione nei liquidi tale colonna d'acqua sviluppa una pressione p pari a p = gacquaH = 185 kg forza/m2. Se lo strumento è bene a bolla, tale pressione p si distribuisce uniformemente sull'area netta del coperchio, sviluppando la forza verso l'alto F = pA = 0,929 kg forza, superiore a quella peso del coperchio d'ottone. In effetti tale prova è stata eseguita (Malfi, 27 marzo 2003) e ha avuto esito positivo, anche se non si è dimostrata tanto "spettacolare" da giustificare la costruzione di un apparecchio tanto curato.

Elementi che rimangono poco chiari


- Il nome del dispositivo, legato al fisico francese Antoine Masson (1806-1860). Si occupò di qualche studio particolare in ambito di meccanica dei fluidi tanto da dare il nome allo strumento che utilizzò, al pari del Dinamometro di Regnier, del Tubo di Mariotte e dell'Apparecchio di Oersted?
- Il sistema di sospensione formato dalle due colonne d'acciaio. A cosa serviva esattamente poter regolare in altezza il recipiente: ridurre banalmente l'ingombro verticale dello strumento o altro? Nessun altro dispositivo del Vecchio Gabinetto di fisica presenta elementi resi appositamente mobili al solo fine di limitare l'ingombro complessivo dell'apparato.
- Il rubinetto d'ottone: forma e dimensioni sembrerebbero suggerire un ruolo più importante (quale?) nel funzionamento del dispositivo rispetto al semplice e banale compito di svuotamento del recipiente.