Concetti Chiave
- Il principio di Archimede afferma che un corpo immerso in un liquido subisce una spinta uguale al peso del liquido spostato.
- Un esperimento con un cilindro, acqua e un sasso dimostra che il peso del sasso diminuisce quando immerso nell'acqua.
- Un corpo in equilibrio nel liquido è soggetto a due forze: la forza peso verso il basso e la spinta di Archimede verso l'alto.
- Le navi galleggiano grazie alla loro struttura cava, che riduce il peso specifico complessivo al di sotto di 1.
- La comprensione delle forze in gioco permette di spiegare fenomeni come il galleggiamento di oggetti di materiali pesanti in acqua.
E' difficile immaginare che cosa succede applicando delle forze a corpi che non hanno un volume proprio; ma, poiché essi hanno una loro massa, il discorso è comunque valido anche per essi.
Esperimento con cilindro e sasso
Prendiamo un cilindro graduato, un dinamometro e un sasso. Versiamo 40g di acqua nel cilindro, leghiamo il sasso con dello spago, lo appendiamo al dinamometro e lo misuriamo. Immaginiamo misuri 30g.
Immergiamo poi il sasso nell'acqua e misuriamo di nuovo. Notiamo che il livello dell'acqua è salito a 50g e che il peso del sasso è diminuito a 20g.
Fu Archimede a dare una spiegazione a questo fenomeno. Secondo il suo principio, detto principio di Archimede, un corpo immerso in un liquido riceve una spinta, detta spinta di Archimede, di intensità uguale al peso del volume del liquido spostato e di verso opposto a quello della forza di gravità.
Equilibrio delle forze in acqua
Constatiamo quindi che un corpo immerso nell'acqua è sottoposto a due forze: la forza peso che lo attira verso il basso e la spinta di Archimede che lo spinge verso l'alto. Quando queste due forze si contrappongono esattamente, il corpo è in equilibrio nel liquido, cioè galleggia.
Come fanno per esempio le navi a galleggiare, nonostante siano enormi?
Le navi sono costruite principalmente di ferro, che è un materiale che non galleggia in acqua, ma il segreto è che all'interno è cava, piena d'aria. Il peso specifico quindi è sia del ferro che dell'aria. Il tutto è minore di 1 e la nave galleggia.
Domande da interrogazione
- Qual è il principio di Archimede e come si manifesta nell'esperimento con il sasso?
- Quali forze agiscono su un corpo immerso nell'acqua?
- Come riescono a galleggiare le navi, nonostante siano fatte di ferro?
Il principio di Archimede afferma che un corpo immerso in un liquido riceve una spinta uguale al peso del volume del liquido spostato. Nell'esperimento, il sasso, inizialmente pesante 30g, mostra una diminuzione di peso a 20g quando immerso nell'acqua, mentre il livello dell'acqua sale a 50g, dimostrando la spinta di Archimede.
Un corpo immerso nell'acqua è soggetto a due forze: la forza peso che lo attrae verso il basso e la spinta di Archimede che lo spinge verso l'alto. Quando queste forze si bilanciano, il corpo galleggia.
Le navi galleggiano grazie alla loro struttura cava e piena d'aria, che riduce il peso specifico totale a meno di 1. Anche se il ferro non galleggia, la combinazione di ferro e aria consente alla nave di galleggiare nell'acqua.
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