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Cosa è la pressione in fisica?

La pressione è una grandezza fisica scalare indicativa dell’effetto che ha una forza agente su una certa superficie. La pressione si calcola dal rapporto tra il modulo della forza che agisce su una data superficie e perpendicolare a essa e l’area della superficie stessa.

Essendo che la pressione è una grandezza scalare, essa non possiede le caratteristiche tipiche del vettore, cioè non possiede modulo, direzione e/o verso. Come ogni grandezza scalare, la pressione è solo un numero, che ha come unità di misura il Pascal \( [Pa] \). Inoltre, essendo che la pressione è il rapporto tra il modulo di una forza e una superficie è anche vero che un Pascal è pari alla forza di un Newton applicata a un metro quadro di superficie \( [ \frac{N}{m^2}] \).

Sebbene la pressione dipendente dal modulo della forza le due grandezze non sono sommabili per due motivi:

  • Il motivo più strettamente correlato al significato fisico dice che possono essere sommate solo due grandezze che hanno la stessa unità di misura. Siccome pressione e forza hanno unità di misura differenti non ha un senso fisico la loro somma numerica;
  • Il motivo più strettamente correlato al significato matematico ci porta a concludere che le due grandezze non sono sommabili perché hanno identità matematica differente; infatti, la pressione è uno scalare e la forza è un vettore. Vettore e scalare non sono sommabili tra di loro.

La pressione si calcola quindi come segue:

\( P=\frac{ \left \| \vec{F_{\perp }} \right \| }{S} \)

In cui:

  • \( \left \| \vec{F_{\perp }} \right \| \) è il modulo della forza perpendicolare \( \vec{F_{\perp }} \) alla superficie \( S \);
  • \( S \) è la superficie su cui agisce la forza \( \vec{F_{\perp }} \) .

Dalla formula appena proposta si intuisce che per aumentare la pressione ci sono due scelte che si possono fare:

  1. A parità di forza diminuire la superficie;
  2. A parità di superficie aumentare la forza.

Si dice infatti che la pressione è inversamente proporzionale alla superficie su cui agisce la forza perché tanto più aumenta la superficie e tanto più diminuisce la pressione ovvero tanto più diminuisce la superficie e tanto più aumenta la pressione.

Viceversa, la pressione è direttamente proporzionale alla forza che agisce su una determinata superficie perché tanto più aumenta la forza e tanto più aumenta la pressione ovvero tanto più diminuisce la forza e tanto più diminuisce la pressione.

In definitiva la pressione e la forza sono direttamente proporzionali mentre la pressione e la superficie sono inversamente proporzionali.

Tabella 1 Rappresentazione schematizzata di come cambia la pressione al variare della forza e della superficie. Tutti i vettori sono indicati come rappresentativi dei moduli. I simboli \( \uparrow\) , \( \downarrow\) e \( \leftrightarrow\) stanno rispettivamente per cresce, decresce, rimane costante. In rosso vengono indicate le quantità inversamente proporzionali mentre in verde vengono indicate quelle direttamente proporzionali