Come verificare sperimentalmente il principio di Archimede

Tramite: O2O 02/03/2017
Difficoltà: media
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Introduzione

Archimede da Siracusa fu probabilmente il più famoso matematico, fisico ed inventore di tutta l'antichità. Egli si ricorda anche per l'invenzione degli specchi ustori che vennero adoperati durante la guerra per bruciare le vele delle navi nemiche.
La prova di laboratorio proposta in questo articolo ha l'obiettivo di dimostrare sperimentalmente la validità di uno dei più antichi e interessanti principi della fisica, il principio di Archimede. Nello specifico, come postula il principio in questione, lo scopo della verifica è il seguente. Verificare se la spinta esercitata su un corpo dal fluido dove si trova immerso corrisponde al peso del liquido spostato.

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Occorrente

  • Asta di supporto
  • Corpi di vari materiali e dimensioni diverse (se possibile, dotati di gancio)
  • Liquido o tipologie varie di liquidi
  • Dinamometro
  • Becher
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Prima di iniziare l'esecuzione della prova di laboratorio, prendiamo in considerazione le fasi operative che bisogna eseguire. In primo luogo, è necessario calcolare la spinta impiegando la formula "FA = Fp2 - Fp1". Il termine "Fp1" costituisce il peso dell'oggetto in aria, mentre "Fp2" rappresenta il peso dell'oggetto immerso nel fluido.
Adesso determiniamo il volume del solido, attraverso la formula "V = V2 - V1". Il termine "V2" è il volume di liquido con solido, mentre "V1" costituisce il volume del fluido. La finalità consiste nello scoprire il valore della spinta di Archimede che esercita sul corpo in esame. Dopodichè eseguiamo il confronto di essa con il prodotto.

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Una volta montata un'asta di supporto, dobbiamo collocare un buon dinamometro in posizione verticale fissa. Appendiamo poi l'oggetto sul quale abbiamo intenzione di verificare il principio di Archimede, per cominciare la spinta idrostatica all'estremità del dinamometro.
A questo punto rileviamo la sua forza peso (Fp1) e annotiamone il risultato. Successivamente, versiamo nel becher graduato del liquido, quanto basta per coprire interamente l'oggetto. Non dimentichiamo di leggere e annotare il valore del volume del fluido sulla scala del becher.

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Proseguiamo la prova di laboratorio calando l'asta di supporto che sorregge il dinamometro ed il corpo appeso. Facciamo attenzione che quest'ultimo risulti immerso completamente nel liquido, ma tenendo fuori il gancio.
Adesso vanno effettuate due letture, il valore della forza peso (sul dinamometro) ed il valore del volume di fluido quando in esso si trova immerso il corpo (sul becher). Ripetiamo l'azione con gli ulteriori corpi che desideriamo testare.
Troviamo il valore della spinta del principio di Archimede e di "V", utilizzando le formule indicate nei passaggi antecedenti: "FA = Fp2 - Fp1" e "V = V2 - V1".

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Calcoliamo il prodotto "g * d * V", dove "d" (densità del liquido) è uguale a "1000 kg/m^3" e "g" (accelerazione di gravità) è pari a "9,81 N/kg".
Adesso sappiamo come verificare sperimentalmente il principio di Archimede. Riassumendo, procuriamoci diversi oggetti e misuriamo il "V" spostato quando si immergono in un fluido. In questo modo, abbiamo l'opportunità di scoprire il valore che si ottiene dalla formula "Fa = Fp2 - Fp1".

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