Il principio di Archimede
Il principio di Archimede è forse uno dei principi di fisica più noti agli studenti.
Tutti sappiamo che in acqua è facile sollevare dal fondo un grosso sasso. Come si spiega l’apparente riduzione del peso degli oggetti immersi? Si spiega col fatto che c’è una forza che li spinge verso l’alto e che si oppone alla forza-peso.
Questa forza si chiama spinta di Archimede in onore del matematico di Siracusa che ne intuì l’esistenza più di 2000 anni fa. Celebre è rimasta anche la sua esclamazione “Eureka!” cioè “Ho trovato!” Immergendosi in acqua nella vasca da bagno, Archimede, vedendo traboccare l’acqua, capì da cosa dipende il galleggiamento dei materiali.
La spinta di Archimede è la forza diretta verso l’alto che agisce su qualsiasi corpo quando è immerso in un liquido; l’intensità della spinta di Archimede è pari alla differenza tra il peso del corpo e il suo peso apparente quando invece è immerso.
Enunciato del principio di Archimede
Un corpo immerso in un liquido riceve una spinta verticale dal basso verso l’alto che ha un’intensità uguale al peso del volume di liquido che il corpo ha spostato.
Il valore della forza sarà quindi FA=V.d.g
dove V è il volume del corpo (m3), d è la densità (massa/volume con unità di misura kg/m3) e g= accelerazione di gravità (sulla Terra è 9,81m/ s2)
In un liquido i corpi fatti di materiale con densità minore della densità del liquido galleggiano. Invece i corpi fatti di materiale con densità maggiore di quella del liquido affondano.
La conclusione importante è che il galleggiamento di un corpo non è determinato dal suo peso bensì dalla densità del materiale di cui è fatto.
Un sottomarino, infatti, è fatto di metalli molto pesanti ma all’interno ha dei compartimenti stagni pieni d’aria per cui la sua densità complessiva può variare lasciando entrare acqua nei compartimenti stagni oppure espellendo l’acqua e sostituendola con l’aria per cui il sommergibile sale e scende con facilità.
Il principio di Archimede non vale solo per i liquidi ma sappiamo che vale per tutti i fluidi, quindi anche per i gas.
Una mongolfiera è formata da materiali più densi dell’aria ma l’aria in essa contenuta, se noi la riscaldiamo, si espande e quindi ha una densità minore di quella circostante per cui la mongolfiera va verso l’alto.
