Unità 9 LE FORZE, L’EQUILIBRIO E LE LEVE Forze ed equilibrio nei liquidi 2 Che cos’è la spinta idrostatica?  Che cosa afferma il principio di Archimede?  Quali forze agiscono su un corpo immerso?  Una moneta immersa in acqua va a fondo, mentre un pezzo di legno galleggia, resta cioè sospeso sulla superficie del liquido: qual è la ragione di questa differenza? Si potrebbe pensare che il motivo sia che la moneta pesa più del pezzetto di legno, eppure esistono oggetti molto pesanti che galleggiano, come le navi. Anche per questo fenomeno la spiegazione sta in una coppia di forze che agiscono insieme. Una è la diretta verso il basso, che tende a far affondare il corpo, l’altra è la . Le due forze hanno la stessa direzione, ma verso opposto. La spinta idrostatica, dunque, “annulla” il peso, o almeno parte di esso; è per questa ragione che tutti i corpi immersi parzialmente nell’acqua sembrano più leggeri. forza-peso , una forza che l’acqua esercita sul corpo immerso spingendolo verso l’alto spinta idrostatica   io studio   La ( ) è la forza che un liquido esercita su un corpo in esso immerso. spinta idrostatica buoyant force  IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE Per determinare il valore della spinta idrostatica si utilizza il , una legge fisica che prende il nome dallo scienziato che la formulò, più di 2000 anni fa. La spinta idrostatica è per questo detta anche spinta di Archimede.  principio di Archimede Questa legge afferma che un corpo immerso in un liquido riceve una spinta dal basso verso l’alto pari al peso del volume del liquido spostato.   Il galleggiamento di un corpo dipende, quindi, dal rapporto tra il suo peso e il suo volume, cioè dal suo (P = P/V), e dal peso specifico del liquido in cui è immerso. peso specifico s Principio di Archimede , perché il suo peso è inferiore al peso del volume di liquido spostato. Per questo il corpo tende a risalire e galleggiare . Il corpo immerso galleggia se ha un peso specifico inferiore a quello del liquido (a) (resta cioè alla profondità a cui è posto), perché il suo peso è uguale al peso del volume di liquido che ha spostato . Se il corpo immerso ha un peso specifico uguale a quello del liquido è in equilibrio (b) , perché il suo peso è maggiore del peso del volume di liquido che ha spostato . Il corpo immerso affonda se ha un peso specifico superiore a quello del liquido (c) Le navi sono costruite con metalli il cui peso specifico è superiore a quello dell’acqua, ma hanno una forma tale per cui il loro volume è occupato in gran parte da aria, che ha un peso specifico inferiore a quello dell’acqua; per questo galleggiano. La concentrazione di sale dell’acqua del Mar Morto è così elevata che il suo peso specifico è superiore a quello del corpo umano; ecco perché se ti immergi nelle sue acque galleggi anche senza nuotare.   fare per imparare   SPERIMENTIAMO ›› LA SPINTA DI ARCHIMEDE OCCORRENTE Una mela con il picciolo; un dinamometro; un contenitore di plastica trasparente alto e stretto; acqua; un cilindro graduato; un pennarello. TEMPO NECESSARIO 40 minuti. COME PROCEDERE Pesiamo la mela con il dinamometro e annotiamo il valore misurato (P1) . Riempiamo il contenitore fino a circa 3/4 del suo volume e segniamo con un pennarello il livello raggiunto dall’acqua (L1). Senza staccarla dal dinamometro, appoggiamo poi la mela sull’acqua e segniamo con il pennarello il livello raggiunto (L2) ; verifichiamo inoltre sul dinamometro che il peso della mela che galleggia è pari a zero, perché la forza-peso della mela è controbilanciata dalla spinta di Archimede. Tolta la mela dal contenitore, il livello dell’acqua torna a essere il primo che abbiamo segnato (L1): aggiungiamo altra acqua fino a raggiungere il secondo livello segnato (L2), quindi versiamola nel cilindro graduato fino a che nel contenitore non sarà tornata al primo livello (L1). Annotiamo il valore indicato dal cilindro graduato. In questo modo abbiamo misurato il volume del liquido che la mela ha spostato, che nel caso dell’acqua corrisponde anche al suo peso. Confrontiamo infine questo valore con il peso della mela: se abbiamo effettuato le misurazioni con sufficiente precisione, il peso dell’acqua spostata risulta poco inferiore a quello della mela, come previsto dal principio di Archimede in caso di galleggiamento. (1) (2) (1) (2)