Il principio di Archimede afferma che quando un oggetto viene immerso in un fluido, esso subisce una forza verso l’alto pari al peso del liquido che sposta. Questa forza, nota come spinta di Archimede o spinta idrostatica, è generata dal fluido (sia esso un liquido o un gas) che esercita una forza verso l’alto sull’oggetto immerso.
Il principio di Archimede
Introduzione
Il principio di Archimede è una legge fisica che descrive il comportamento di un corpo immerso in un fluido, sia esso liquido o gas. Questa legge fu scoperta da Archimede di Siracusa nel III secolo a.C. e rappresenta ancora oggi un concetto fondamentale nella fisica dei fluidi.
Il principio di Archimede
L’enunciato del principio di Archimede stabilisce che un corpo immerso in un fluido riceve una spinta dal basso verso l’alto pari al peso del liquido spostato. In altre parole, la spinta di Archimede, o spinta idrostatica, è una forza diretta verticalmente verso l’alto, che agisce su un oggetto immerso in un fluido e che ha la stessa intensità del peso del fluido spostato dal corpo.
Formula del principio di Archimede
La spinta di Archimede può essere espressa attraverso la seguente formula:
F_A = ρ(fl)V(imm)g
dove F_A indica la spinta di Archimede, ρ(fl) è la densità del fluido, V(imm) è il volume del fluido spostato dal corpo e g è l’accelerazione di gravità. Questa formula ci permette di calcolare la spinta di Archimede in base alle caratteristiche del fluido e del corpo immerso.
Applicazioni del principio di Archimede
Il principio di Archimede ha numerose applicazioni pratiche, come ad esempio la progettazione di imbarcazioni, la determinazione della densità di un materiale o la misurazione del volume di un oggetto. Inoltre, la legge di Archimede è alla base del funzionamento di numerosi strumenti scientifici, come il densimetro e il manometro.
Principio di Archimede (Gianlorenzo Bussetti) – YouTube
Conclusione
Il principio di Archimede rappresenta uno dei concetti fondamentali della fisica dei fluidi e delle sue applicazioni pratiche. La spinta di Archimede, espressa dalla formula F_A = ρ(fl)V(imm)g, ci permette di comprendere il comportamento dei corpi immersi in un fluido e di calcolare la forza che agisce su di essi.
Il principio di Archimede: spiegazione
Come funziona la spinta di Archimede?
La spinta di Archimede è una forza diretta verticalmente verso l’alto che agisce su un corpo immerso in un fluido e ha la stessa intensità del peso del fluido spostato dal corpo. In altre parole, quando un corpo viene immerso in un fluido, esso sposta una certa quantità di fluido e il peso del fluido spostato genera una forza verso l’alto, in grado di contrastare la forza di gravità che tende a far affondare il corpo.
La formula della spinta di Archimede
La spinta di Archimede può essere calcolata utilizzando la seguente formula:
F_A = ρ(fl)V(imm)g
dove F_A indica la spinta di Archimede, ρ(fl) è la densità del fluido, V(imm) è il volume del fluido spostato dal corpo e g è l’accelerazione di gravità. Questa formula ci permette di calcolare la forza di Archimede in base alle caratteristiche del fluido e del corpo immerso.
Come si determina il galleggiamento di un oggetto?
Il galleggiamento di un oggetto dipende dalle forze in gioco. Se la forza peso del corpo è maggiore della spinta di Archimede, il corpo affonda. Se le due forze sono uguali in modulo, il corpo è in equilibrio e rimane fermo nella sua posizione. Se invece la forza di Archimede è maggiore di quella di gravità, il corpo risale verso l’alto fino a emergere e raggiungere una posizione di equilibrio in cui galleggia con una parte del proprio volume immersa.
Il volume immerso del corpo
La spinta di Archimede è direttamente proporzionale al volume immerso del corpo, ovvero al volume del fluido spostato dal corpo. In generale, ogni corpo sposta un volume di fluido pari alla parte del suo volume immerso. Tuttavia, il volume immerso e il volume del corpo non sempre coincidono. Ad esempio, un tronco di albero che galleggia sulla superficie con solo una frazione del suo volume immersa in acqua.
Conclusione
Il principio di Archimede ci permette di comprendere il comportamento dei corpi immersi in un fluido. La spinta di Archimede, espressa dalla formula F_A = ρ(fl)V(imm)g, ci permette di calcolare la forza che agisce su un oggetto immerso in un fluido in base alle caratteristiche del fluido e del corpo. Il volume immerso del corpo è un parametro importante nel determinare il galleggiamento di un oggetto.
Il Principio di Archimede e la densità
Il principio di Archimede ci permette di studiare il comportamento di un corpo immerso in un fluido, liquido o gas. Secondo questo principio, un corpo immerso in un fluido riceve una spinta dal basso verso l’alto pari al peso del liquido spostato. La spinta di Archimede tende quindi a spingere i corpi verso l’alto contrastando la forza di gravità che invece attira i corpi verso il basso.
La spinta di Archimede è direttamente proporzionale al volume immerso del corpo, ovvero al volume del fluido spostato dal corpo. Inoltre, la forza di Archimede può essere definita come la forza proporzionale al peso del fluido spostato. Questo significa che ogni corpo sposta un volume di fluido pari alla parte del suo volume immerso.
Esistono tre casi in base alla relazione tra la forza peso e la spinta di Archimede:
- Se la forza peso del corpo è maggiore della spinta di Archimede, il corpo affonda. In questo caso, la densità del corpo è maggiore della densità del fluido.
- Se la forza peso del corpo è uguale alla spinta di Archimede, il corpo è in equilibrio. In questo caso, la densità del corpo è uguale alla densità del fluido.
- Se la forza peso del corpo è minore della spinta di Archimede, il corpo tende a galleggiare. In questo caso, la densità del corpo è minore della densità del fluido.
È importante sottolineare che nel caso 2, il corpo immerso è in equilibrio solo se è completamente immerso e la sua densità è uguale a quella del fluido. Se il corpo è parzialmente immerso, galleggia solo se la sua densità è minore della densità del fluido.
In sintesi, la densità del corpo e del fluido sono le grandezze fondamentali per determinare il comportamento di un corpo immerso in un fluido.
Fonte: Fisica Ricreativa
Il principio di Archimede in azione: esempi svolti
Esempio 1
Consideriamo un corpo di massa 3 kg e di volume pari a 2·10-3 m3 completamente immerso in acqua. Per determinare se il corpo galleggia o affonda, calcoliamo la forza peso e la spinta di Archimede e le confrontiamo. Nel caso in cui la forza peso sia maggiore della spinta di Archimede, il corpo affonda.
Calcoliamo il peso del corpo:
Pcorpo = mg = (3 kg)·(9,81 (m)/(s^2)) = 29,4 N
Calcoliamo la spinta di Archimede:
FA = ρacquaVimmg = (1000 (kg)/(m^3))·(2·10-3 m3)·(9,81 (m)/(s^2)) = 19,6 N
Visto che la forza peso è maggiore della spinta di Archimede, il corpo affonda. Per calcolare l’accelerazione del corpo verso il basso, dobbiamo applicare la seconda legge di Newton:
FA – Pcorpo = ma
Scegliamo un sistema di riferimento con quote crescenti verso l’alto per esplicitare i segni:
FA – Pcorpo = ma
La differenza tra la forza di Archimede e il peso ci dà la forza risultante:
a = (FA – Pcorpo)/(m) = (19,6 N – 29,4 N)/(3 kg) = -3,27 (m)/(s^2)
Dato che il segno dell’accelerazione è negativo, possiamo dedurre che il corpo affonda. Inoltre, l’accelerazione è inferiore alla gravità g, poiché la forza di Archimede attenua la caduta del corpo.
Esempio 2
Supponiamo ora che la spinta di Archimede sia maggiore della forza peso. In questo caso, il corpo tende a risalire verso l’alto accelerando fino a raggiungere una posizione di equilibrio in cui galleggia con una parte del proprio volume immersa.
Consideriamo un cubo di legno con lato di 10 cm, di massa 200 g e densità 0,6 g/cm3, completamente immerso in acqua. Calcoliamo l’accelerazione del cubo verso l’alto.
Calcoliamo il peso del cubo:
Pcubo = mg = (0,2 kg)·(9,81 (m)/(s^2)) = 1,962 N
Il principio di Archimede: spiegazione
Il principio di Archimede spiega la spinta idrostatica, ovvero la forza che un fluido esercita su un corpo immerso al suo interno. La formula della spinta di Archimede ci dice che essa è direttamente proporzionale al volume del corpo immerso, ma più precisamente essa è proporzionale al peso del fluido spostato dal corpo. Ciò significa che quando un corpo viene immerso in un fluido, questo sposta una quantità di fluido pari al suo volume immerso.
Densità e principio di Archimede
Esiste una relazione tra il principio di Archimede e le densità del corpo e del fluido. Se la densità del corpo è maggiore della densità del fluido, il corpo affonda. Se la densità del corpo è uguale alla densità del fluido, il corpo è immerso e in equilibrio. Se la densità del corpo è minore della densità del fluido, il corpo tende a galleggiare.
Esempi di applicazione del principio di Archimede
Un esempio di applicazione del principio di Archimede è il calcolo dell’accelerazione di un corpo immerso in un fluido. Se la forza peso del corpo è maggiore della spinta di Archimede, il corpo affonda. Se la forza peso del corpo è uguale alla spinta di Archimede, il corpo è in equilibrio. Se la spinta di Archimede è maggiore della forza peso del corpo, il corpo galleggia.
Un altro esempio di applicazione del principio di Archimede è il calcolo della porzione di un iceberg immersa in acqua. Imponendo l’equilibrio delle forze tra il peso dell’iceberg e la spinta di Archimede relativa al volume di iceberg immerso, è possibile calcolare la porzione di iceberg immersa in acqua.
Esempio di calcolo dell’accelerazione di un corpo immerso
Ad esempio, consideriamo un corpo di massa 3 kg e di volume pari a 2·10-3 m3 completamente immerso in acqua. Il peso del corpo è di 29,4 N e la spinta di Archimede è di 19,6 N. Poiché la forza peso è maggiore della spinta di Archimede, il corpo affonda. Per calcolare l’accelerazione del corpo verso il basso, possiamo utilizzare la seconda legge di Newton. L’accelerazione risulta essere -3,27 (m)/(s^2), cioè diretta verso il basso, ma attenuata dalla spinta di Archimede.
Esempio di calcolo della porzione di iceberg immersa in acqua
Ad esempio, consideriamo un iceberg che galleggia nell’oceano. Imponendo l’equilibrio tra il peso dell’iceberg e la spinta di Archimede relativa al volume di iceberg immerso, possiamo calcolare la porzione di iceberg immersa in acqua. Sapendo che la densità del ghiaccio è di 916,8 (kg)/(m^3) e che la densità dell’ac
Stai guardando: PRINCIPIO DI ARCHIMEDE
