Se immergiamo un corpo solido in un fluido, per
esempio in acqua, vediamo che il livello del liquido si
innalza.
Più grande è il volume del corpo, maggiore è la quantità
di acqua spostata.
Il volume d’acqua spostato è uguale quindi al volume
del corpo immerso, qualunque sia la sua forma.
Archimede (287 a.C. – 212 a.C.), matematico
siracusano, trovò una relazione tra il peso del liquido
spostato e la spinta che il corpo riceve verso l’alto.
Questa relazione costituisce il principio di
Archimede:
“Un corpo immerso in un fluido riceve una
spinta dal basso verso l’alto pari al peso del fluido
spostato”.
Poiché si affronta l’esperienza con l’intento di
valutarne la validità, possiamo scrivere come titolo:
Verifica del principio di Archimede.
OBIETTIVI
L’obiettivo principale consiste nel verificare se la
spinta che un fluido esercita su un corpo in esso
immerso coincide con il peso del fluido spostato, per
lo meno entro i limiti sperimentali.
MATERIALI E STRUMENTI
 Asta di supporto
 Sferetta metallica provvista di gancio
 Dinamometro
 Cilindro graduato
 Acqua
FASE 1:
DETERMINAZIONE DEL VOLUME DEL CORPO DA
IMMERGERE ( sferetta metallica)
Poiché il corpo ha forma regolare (sfera) ,ne misuriamo il
diametro con il calibro
quindi attraverso la formula
V=
4
3
πr
3
ne determinano il volume V:
d = 25,6 mm = 0,0256 m
r = 0,0256 / 2 = 0,0128 m
V = 8,78 x 10-6 m3
FASE 2:
MISURAZIONE DELLA SPINTA IDROSTATICA S.
Misuriamo con il dinamometro il peso della sfera
in aria:
P1 = 0.65 N
Misuriamo, sempre con il dinamometro, il peso della
sfera immersa in acqua.
P2 = 0.57 N
A causa della spinta idrostatica ricevuta , il peso della
sfera è “apparentemente” diminuito. Infatti
P2 < P1
La differenza fra le due letture è il valore delle spinta
idrostatica:
S = P1 - P2 = 0,65 N – 0,57 N =
0,080 N
FASE 3: VERIFICA
Verifichiamo adesso che il valore di S coincide, per il principio di
Archimede, con il peso del liquido spostato .
SA = ps (liquido) x V (liquido spostato)=
= ps (liquido) x V (sfera)
SA = ps (acqua) x V (sfera) =
= 9810 x 8,78 x 10-6 =
0,086 N
Tale valore coincide, entro i limiti sperimentali, con il valore di S.
Tale verifica può essere effettuata anche con la
BILANCIA IDROSTATICA
come dimostra la seguente sequenza fotografica.
CORPI CHE AFFONDANO E CORPI CHE GALLEGGIANO
Da quanto abbiamo visto, ogni corpo immerso in un fluido, nel
nostro caso in acqua, è sottoposto a due forze, entrambe
applicate nel baricentro, con direzione verticale, ma di verso
opposto: il peso P e la spinta idrostatica S.
Il peso del corpo è dato da:
P= ps (corpo) x V (corpo)
La spinta idrostatica è data:
S= ps (liquido) x V (corpo)
Se il peso del corpo è maggiore della spinta il corpo affonda,
altrimenti esso si sposta verso l’alto.
Il peso P è maggiore della spinta S quando il peso
specifico del corpo è maggiore del peso specifico del
liquido. Viceversa, P è minore di S quando il peso
specifico del corpo è minore di quello del liquido . In
questo caso il corpo viene spinto verso l’alto finchè
emerge.
Quando esso è parzialmente fuori dal liquido, il
volume della parte immersa diminuisce e quindi
diminuisce la spinta di Archimede.
Il corpo continua ad emergere, finché si raggiunge
l’equilibrio, cioè finché la spinta uguaglia il peso.
A questo punto diciamo che galleggia
SOMMERGIBILE
Il sommergibile si può muovere ad una profondità costante,
scendere sul fondo o risalire in superficie.
Esso può essere schematizzato con un doppio scafo
d’acciaio, affusolato alle estremità. Nell’intercapedine tra i due
scafi ci sono tanti comparti a tenuta stagna contenenti aria, che
però possono essere riempiti con acqua di mare. Agendo sul
numero dei comparti pieni di aria o di acqua è possibile
modificare il peso specifico medio del sommergibile in modo
che esso galleggi, affondi o resti in equilibrio.
Infatti, riempiendo i comparti di acqua, il peso specifico
aumenta e il sommergibile scende sott’acqua. Viceversa, per
risalire in superficie l’acqua viene espulsa con un sistema di
pompe e i comparti vengono riempiti d’aria , finché il
sommergibile emerge.
NAVE
La nave, pur avendo uno scafo di metallo non
affonda, perché è un corpo cavo. Il volume di una
nave è tale che il peso specifico medio della parte
immersa è minore di quello dell’acqua e perciò
riceve una spinta verso l’alto che le consente di
galleggiare.
Per galleggiare, il peso della nave deve essere in ogni
momento uguale alla spinta di Archimede
( cioè uguale al peso dell’acqua che sposta la parte
immersa della nave).
 Salvatore MONETTI
 Dominik CATALANO
 Stefano LEROSE
 Angelo BROGNO
 Alfonso DE LORENZO
 Gerardo GARDI
 Andrea NARDI
 Emilio ELIA
 Candido MORIMANNO
 Domenico FERRARO
 Alioscia CIARDULLO
 Mattia ABBRUZZINO
 Giovanni ONOFRIO
 Mario DE LUCA
 Piergiacomo CHIARELLI
 Andrea TOTO
 Marco TOTO
 Marco CIPOLLA
 Rodolfo PALUMBO
 Alessio PALERMO
E DEI DOCENTI:
Anna Maria CARACCIOLO
Eugenio GERVASI
Francesca LUCENTE