EUREKA!
Alunni: Fusaro Francesca; Bisignano Anna; Formoso Federica; Paffile
Marilena; Prezioso Giuseppe (Classe III B, a.s. 2012 – 13, Liceo Scientifico
“Enzo Siciliano”, Bisignano CS).
Referente: Prof.ssa Franca Tortorella
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ARCHIMEDE
• BIOGRAFIA
Archimede nacque nel 287 a.C. a Siracusa e fu un matematico, ingegnere, fisico e
inventore che ha rappresentato il culmine della scienza antica. Si hanno pochi dati
certi sulla sua vita.
Tutte le fonti concordano sul fatto che fosse siracusano e che sia stato ucciso
durante il sacco di Siracusa del 212 a.C.
• LA SPINTA DI ARCHIMEDE
Una delle sue opere più importanti che ci ha appassionato di più è quella sui corpi
galleggianti, nella quale viene fondata la scienza dell’idrostatica.
Il principio di Archimede afferma che ogni corpo immerso in un fluido riceve una
spinta verticale dal basso verso l’alto, uguale per intensità al peso del fluido
spostato.
La spinta si applica al baricentro della massa di fluido spostata e non al baricentro
della parte del corpo immersa nel fluido ed è diretta, secondo l’equazione
fondamentale dell’idrostatica, verso il piano dei carichi idrostatici, che nella maggior
parte dei casi coincide con il peso libero del fluido, ed è quindi diretta verso l’alto.
Da un punto di vista matematico la forza di Archimede può essere espressa dalla
formula:
F=df g V
df→ densità del fluido
g→ accelerazione di gravità
V → volume
La forza peso è uguale:
Fp = ds g V
ds→ densità del solido
g→ accelerazione di gravità
V→ volume
Quando immergiamo un corpo in un fluido si possono verificare tre casi:
1.
• in un caso il corpo tende a cadere fino a raggiungere il fondo se la forza di
Archimede è minore della forza peso, quindi la densità del fluido sarà minore della
densità del solido;
Bottiglia contenente sabbia (ds > da)
ds= densità sabbia
da= densità acqua
2.
• nel secondo caso il corpo tende a risalire in superficie se la forza di Archimede
sarà maggiore della forza peso, quindi la densità del fluido sarà maggiore della
densità del solido;
Bottiglia contenente olio (do < da)
do= densità olio
da= densità acqua
3.
• nel terzo caso il corpo è in equilibrio quando la forza di Archimede è uguale alla
forza peso e quindi la densità del corpo sarà uguale a quella del fluido: la
condizione di equilibrio di un corpo afferma che se un corpo è fermo le forze
che agiscono su di esso sono nulle.
Bottiglia contenete latte (dl = da)
dl= densità latte
da= densità acqua
IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE IN EPOCA MODERNA
Questo principio è sfruttato, per esempio, nei sommergibili: in immersione,
quando si muovono in orizzontale, la loro densità media è uguale a quella
dell’acqua che li circonda.
Per ottenere l’immersione, si imbarca acqua in oppositi cassoni stagni. In questo
modo la densità media del sommergibile aumenta.
Per riemergere, nei cassoni viene pompata aria compressa che spinge fuori
l’acqua. Così la densità media del sommergibile diminuisce
La spinta in aria
La spinta di Archimede è presente anche quando un corpo è immerso dentro un
gas. Per esempio, un palloncino in aria è soggetto a una spinta diretta verso l'alto di
intensità uguale al peso del volume di aria che il palloncino sposta. Più grande è il
volume del palloncino, maggiore è la spinta che riceve.
La spinta di Archimede che un corpo riceve in aria si chiama spinta aerostatica e si
calcola con la formula:
Come tutti gli aerostati, anche la mongolfiera vola in virtù del fatto che il gas che
riempie il pallone è più leggero dell'aria circostante e questo determina una spinta
verso l'alto secondo il ben noto principio di Archimede.
I pesci sfruttano alla grande questa forza: nel corso dell’evoluzione hanno sviluppato
la preziosa vescica natatoria che permette loro di variare la propria densità e di
spostarsi con più facilità nell’acqua.
LA LEGGENDA
Il celebre 'principio di Archimede', da cui derivò la
legge sul peso specifico dei corpi, sarebbe stato
scoperto dallo scienziato in circostanze singolari.
Gerone, re di Siracusa, sospettava che l'orefice che gli
aveva fornito la corona, invece di oro massiccio
avesse usato una mistura d'oro e d'argento.
Il sospettoso re incaricò Archimede, suo amico
personale, di scoprire la frode senza però intaccare la
corona. Archimede cominciò subito una serie di
esperimenti infruttuosi. Un
giorno, però, mentre faceva
il bagno, immergendosi nella
vasca avvertì la spinta idro-
statica dell'acqua compren-
den done la causa. Con que-
sta intuizione per la felicità
Archimede sarebbe uscito
nudo dalla vasca e avrebbe
cominciato a correre per le
strade gridando "eureka!".
Basandosi sulla sua intuizio-
ne, Archimede aveva capito che due materiali diversi, aventi lo stesso peso ma
INGLESE ITALIANO
Any object, wholly or partially immersed
in a fluid, is buoyed up by a force equal
to the weight of the fluid displaced by
the object.
Qualsiasi oggetto, immerso totalmente o
parzialmente in un fluido, è sostenuto da
una forza uguale al peso del fluido
spostato dall'oggetto.
necessariamente due volumi diversi (es. un chilo di ferro ed un chilo di legno)
ricevono diverse spinte se immersi nell’acqua e queste spinte dipendono
esclusivamente dal volume e non dal tipo di materiale o dal suo peso.
Fu quindi sufficiente utilizzare una bilancia ed appendere la corona ad un braccio, e
all’altro braccio un lingotto di oro puro con peso pari a quello della corona. La
bilancia era ovviamente in equilibrio.
I due oggetti vennero allora immersi in acqua alzando due recipienti posti uno sotto
ogni braccio. La corona era in parte composta da metallo più vile che era stato
aggiunto in ugual peso ma in maggior volume e quindi in totale la corona aveva
maggior volume del lingotto d’oro. La corona riceveva pertanto una spinta maggiore
e la bilancia si spostò dalla parte dell’oro denunciando la frode.