Descrizione

Siamo familiari con il concetto di massa (che indicheremo con il simbolo $m$) e volume ($V$). Infatti la massa è una proprietà intrinseca della materia, rappresentabile con un valore scalare e che si conserva nel tempo e nello spazio, rimanendo costante in ogni sistema isolato. Il volume è la misura dello spazio occupato da un corpo. Il rapporto di queste grandezze si chiama densità:

$$\rho= \frac{m}{V} $$

Se immergiamo un oggetto solito (immaginate un bastoncino di legno) oppure un fluido (per esempio l'olio) in un altro fluido (in questo caso l'acqua) osserviamo che ci possono essere due situazioni: o l'oggetto/fluido che abbiamo immerso affonda o galleggia. Questo dipende dalla densità. Se le densità dell'oggetto/fluido è maggiore del fluido dove è immerso, tale oggetto/fluido affonda; al contratio se la densità dell'oggetto/fluido è minore, galleggia.

Definiamo $\rho_{olio}$ come la densità dell'olio e $\rho_{acqua}$ come la densità dell'acqua. Poiché

$$\rho_{olio} < \rho_{acqua}$$

osserviamo che l'olio galleggia sull'acqua.

Questo avviene a causa del principio (o spinta) di Archimede: ogni corpo immerso parzialmente o completamente in un fluido (liquido o gas) riceve una spinta verticale dal basso verso l'alto, uguale per intensità al peso del fluido spostato. In formule matematiche:

$$F_A= \rho \cdot g \cdot V$$

dove $\rho$ è la densità del fluido (acqua, in questo caso), $g=9.8 \ \mathrm{m/s}^2$ è l'accelerazione di gravità sulla Terra, $V$ è il volume spostato.

Infatti l'olio riceve una spinta pari al peso dell'acqua spostata. L'acqua ha una densità maggiore e la spinta fa sì che l'olio galleggi.

Se volete saperne di più sulla spinta di Archimede, consultate l'esperienza dell' Uovo in acqua e in soluzione di acqua e sale.

Argomenti correlati: massa, volume, densità, forza di Archimede

Strumenti necessari per l'esperimento

Come si fa l'esperimento.

Nei prossimi punti guideremo gli studenti nello svolgimento di una scheda didattica, ovvero spiegheremo come rendere quantitativa un'osservazione qualitativa.

Si consiglia di prendere nota delle misure in una Tabella.

1. Misurate la massa $m$ di acqua (circa un bicchiere) e di olio (circa 1/4 di bicchiere) che volete utilizzare con la bilancia da cucina.
2. Misurate il volume $V$ di acqua (circa un bicchiere) e di olio (circa 1/4 di bicchiere) che volete utilizzare con il contenutire graduto.
3. Calcolate la densità e verificate che $\rho_{olio} < \rho_{acqua}$
4. Riempire di acqua il recipiente.
5. Aggiungete l'olio
6. Mescolate
7. Verificate che l'olio galleggia sull'acqua
8. Provate a calcolare la spinta di Archimede, conoscendo la $\rho_{acqua}$ e il volume d'olio che avete misurato prima.

Collegamenti a schede didattiche che descrivono l'esperimento e le relative attività.

La sitografia relativa all'esperimento