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

***

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.