Il Principio di Archimede


Pubblicato da Stefano Cocomazzi in Fisica

Il principio di Archimede, noto anche come spinta idrostatica o forza di Archimede, afferma che un corpo, immerso (anche parzialmente) in un fluido, riceve una forza di intensità pari al peso del fluido spostato dal corpo.

Vediamo più nel dettaglio.
Come fluido si intende un liquido o un gas. Il corpo invece può essere un solido, o un fluido diverso da quello in cui è immerso.
Questo principio determina se un corpo è in grado di galleggiare o meno.

Principio di ArchimedePrendiamo l’esempio di un pallone immerso in acqua. Su di esso agisce la forza peso Fp che è uguale alla massa del pallone per l’accelerazione gravitazionale, con segno negativo, perché rivolta verso il basso.

F= -gm

La massa è uguale al prodotto tra densità e volume.

F= -gρV

Come enunciato, la forza di Archimede è:

FA = gm

l’accelerazione gravitazionale in questo caso è positiva, perché la forza agisce verso l’altro. E come prima la massa dell’acqua spostata è uguale al volume della palla per la densità dell’acqua.

F = gρAcqV

Per tanto, la forza totale che agirà sul pallone sarà:

F = FA+ F= gρAcqV -gρV = gV(ρAcq – ρ)

L'acqua del Mar Morto contiene un'elevata quantità di sale, che la rende molto più densa dell'acqua pura. Per questo motivo risulta molto più semplice galleggiare, per via della spinta idrostatica molto più elevata.

L’acqua del Mar Morto contiene un’elevata quantità di sale, che la rende molto più densa dell’acqua pura.
Per questo motivo risulta molto più semplice galleggiare, per via della spinta idrostatica molto più elevata.  
Foto di Pete, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=192989

Questa formula è valida se il corpo è completamente immerso nel fluido.
Nel caso di un’immersione parziale i volumi sono differenti, quindi bisognerà tener conto anche della quantità di volume immersa nel fluido.

Da ciò si evince che i corpi meno densi del fluido in cui sono immersi ricevono una spinta verso l’alto.

I gas, diversamente dai liquidi non hanno sempre la stessa densità. Per cui, secondo la legge di stato dei gas perfetti:

ρgas = pM/RT

dove p è la pressione, M la massa molare, R la costante dei gas e T la temperatura assoluta.

Per questa ragione, le bolle d’acqua salgono verso la superficie o l’aria calda (meno densa) sale, mentre l’aria fredda scende, causando venti, piogge e tutti i fenomeni atmosferici.

Dunque il principio di Archimede si applica ad ogni cosa che ci circonda, dai palloncini pieni di elio, fino alla crosta terrestre che galleggia sul mantello.


Autore

Stefano Cocomazzi

Stefano Cocomazzi

Ciao a tutti, mi chiamo Stefano e sono il creatore e cofondatore di Bald Mountain Science. Sono un informatico con la passione per le scienze in generale. Se ti piace questo sito puoi supportarci seguendoci sui social e condividendo i nostri articoli con i vostri amici.



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