Ultimo aggiornamento: 2026-07-13

Definizione

Una pressa idraulica è una macchina che moltiplica la forza attraverso un liquido confinato. Due pistoni di dimensioni diverse sigillano un volume chiuso di olio o acqua: un piccolo pistone di ingresso e un grande pistone di uscita. Una forza esercitata sul pistone piccolo aumenta la pressione del fluido, e questa pressione agisce sull’intera area del pistone grande, producendo una forza molto maggiore. Il rapporto tra le due forze è il vantaggio meccanico della pressa.

Il principio di Pascal

La pressa funziona grazie al principio di Pascal: una variazione di pressione applicata a un fluido incomprimibile e confinato viene trasmessa senza attenuazione a ogni punto del fluido e alle pareti che lo trattengono. La pressione sotto il pistone piccolo è quindi uguale alla pressione sotto il pistone grande:

Qui $F_1$ e $A_1$ sono la forza e l’area al pistone di ingresso, mentre $F_2$ e $A_2$ sono la forza e l’area al pistone di uscita.

La formula

Riordinando la condizione di uguale pressione, la forza in uscita è la forza in ingresso scalata per il rapporto tra le aree dei pistoni:

I pistoni sono di solito circolari, quindi ogni area vale $A = \pi d^2 / 4$. La costante $\pi/4$ si semplifica nel rapporto, lasciando il rapporto tra le aree pari al quadrato del rapporto tra i diametri:

La pressione del sistema deriva da uno qualsiasi dei due pistoni. Usando il lato di ingresso e l’area circolare $A_1 = \pi d_1^2 / 4$:

Poiché la forza cresce con il diametro al quadrato, raddoppiare il diametro di uscita quadruplica la forza in uscita.

Esempio svolto

Una pressa da banco ha un pistone di ingresso da 2 cm e un pistone di uscita da 10 cm. Una pompa a mano applica 100 N al pistone piccolo.

Rapporto tra i diametri: 10 ÷ 2 = 5

Vantaggio meccanico: 5² = 25

Forza in uscita: 100 × 25 = 2500 N, circa il peso di un’auto piccola appoggiata sul pistone grande.

Pressione del sistema: l’area di ingresso è $A_1 = \pi (0{,}02)^2 / 4 = 3{,}14 \times 10^{-4}\ \text{m}^2$, quindi $P = 100 / (3{,}14 \times 10^{-4}) \approx 318\ \text{kPa}$ (circa 3,1 atmosfere). Gli stessi 318 kPa agiscono sul pistone grande, la cui area è 25 volte maggiore, dando i 2500 N in uscita.

Si moltiplica la forza, non il lavoro

Una pressa idraulica non crea energia. Il fluido che lascia lo spazio sotto il pistone piccolo deve ricomparire sotto quello grande, e il pistone grande ha un’area 25 volte maggiore, quindi si muove 25 volte meno. Abbassa il pistone piccolo di 25 cm e quello grande sale di appena 1 cm. Moltiplicando forza per distanza su ciascun lato, il lavoro coincide:

È lo stesso scambio offerto da una leva, da una vite o da un paranco: una grande forza su una breve distanza in cambio di una piccola forza su una lunga distanza. Attrito e perdite di fluido fanno sì che l’uscita reale resti sempre un po’ al di sotto del valore ideale.

Dove si usano le presse idrauliche

Ipotesi e limiti

Le formule presuppongono un fluido incomprimibile senza perdite, pareti del cilindro rigide e pistoni privi di attrito. Trascurano inoltre qualsiasi differenza di quota tra i due pistoni: una colonna alta di fluido aggiunge la propria pressione idrostatica ($\rho g h$), di solito piccola rispetto alla pressione di lavoro ma rilevante nei lavori di precisione. Le presse reali raggiungono un limite della valvola di sfogo — una pressione massima che pompa e guarnizioni possono sostenere —, per cui la forza in uscita non può crescere senza limite. Considera il valore calcolato come il tetto ideale e prevedi una perdita moderata nella pratica.

Note

I due diametri vanno inseriti nella stessa unità, perché nella forza e nel vantaggio meccanico entra solo il loro rapporto, e tale rapporto è adimensionale. La forza in uscita è espressa nella stessa unità della forza in ingresso. Entrambi i diametri devono essere maggiori di zero perché le aree — e quindi la pressione — siano definite.