Il principio di Archimede. Ora ci interesseremo delle forze che agiscono sui corpi immersi nei fluidi. Le nostre considerazioni saranno rivolte prevalentemente ai liquidi, ma non dobbiamo dimenticare che esse valgono allo stesso modo anche per gli aeriformi. Pesiamo un oggetto con un dinamometro. Ripetiamo la stessa operazione dopo aver immerso completamente l'oggetto in acqua. Ci accorgiamo che il dinamometro segna una misura inferiore: l'oggetto <<sembra>> pesare meno. In effetti, l'oggetto immerso nell'acqua pesa di meno, come se l'acqua lo sorreggesse in parte. Poiché la forza peso è diretta verso il basso, sul corpo agisce una forza diretta verso l'alto, che si oppone al peso ed è chiamata spinta. La spinta, SA, può essere calcolata mediante la differenza tra il peso dell' oggetto in aria, P e il peso dell' oggetto in acqua PA: SA = P - PA La spinta è quindi uguale alla differenza dei valori segnati dal dinamometro nelle due condizioni sperimentali. Si può dimostrare che esiste una relazione tra il volume del corpo immerso e la spinta ricevuta. Ripetiamo l' esperimento immergendo l'oggetto in un contenitore riempito di acqua e munito di un tubicino a pelo dell'acqua. Quando il corpo viene immerso, parte dell'acqua fuoriesce dal tubicino e può essere raccolta in un apposito recipiente. Il volume dell'acqua così raccolta è uguale al volume del corpo immerso. Il peso di questa quantità di acqua, misurato con il dinamometro, è uguale alla spinta SA. A queste conclusioni giunse per primo già nel terzo secolo a.C. il filosofo e grande matematico Archimede da Siracusa, il quale le espresse nel principio che da allora porta il suo nome: Un corpo immerso in un liquido, o più in generale in un fluido, riceve una spinta verso l'alto uguale al peso del liquido da esso spostato. La spinta è chiamata spinta di Archimede e dipende dal tipo di liquido nel quale il corpo è immerso. Infatti, il peso del liquido è espresso come: P = m* g = d * VL * g Il prodotto d * g è uguale a m * g / V, che equivale al peso specifico ps del liquido: P=pS*Vl Il volume del liquido spostato è uguale al volume del corpo immerso. La spinta di Archimede può essere espressa come prodotto del peso specifico del liquido per il volume del corpo immerso: SA =P = ps * V Una verifica del principio di Archimede la si può effettuare mediante un dispositivo chiamato bilancia idrostatica. Questo dispositivo è costituito da una bilancia a due piatti; a un piatto sono appesi due cilindri, uno pieno e uno cavo la cui cavità ha lo stesso volume del cilindro pieno. Realizziamo l'equilibrio tra i due piatti e successivamente immergiamo il cilindro pieno in acqua: la bilancia non è più in equilibrio. Se però riempiamo di acqua il cilindro cavo, l'equilibrio si ristabilisce. La spinta verso l'alto subita dal cilindro pieno immerso è esattamente bilanciata dal peso del volume di acqua versata nel cilindro cavo. |