Il principio di Archimede e il galleggiamento delle navi

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.