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Galleggiamento dei corpi

Quando si ha il galleggiamento dei corpi?

E’ noto che alcuni materiali posti in acqua galleggiano come la plastica, il sughero o il ghiaccio mentre altri materiali come i metalli o il vetro vanno a fondo.

Da quali fattori dipende il galleggiamento dei corpi?

Per un corpo immerso in un fluido si possono presentare tre casi in relazione ai valori della forza peso P del corpo e della spinta di Archimede S che esso riceve in quanto immerso.

  • Se P > S allora il corpo affonda;
  • Se P = S il corpo è in equilibrio in ogni posizione che si trovi all’interno del fluido;
  • Se P < S il corpo galleggia.

galleggiamento dei corpi

Galleggiamento e densità

Il principio di Archimede afferma che un corpo quando si trova immerso in un fluido ed è in equilibrio, riceve una spinta diretta dal basso verso l’alto pari in modulo al peso di liquido spostato.

In formula dunque la spinta di Archimede è pari a:

S = m ∙ g

Ricordando la definizione di densità come rapporto tra massa e volume, possiamo scrivere la massa del liquido spostato come prodotto della densità ρl del liquido per il volume spostato, per cui la spinta di Archimede può essere scritta anche come:

S = ρl ∙ V ∙ g

La forza peso P è pari al prodotto della massa per l’accelerazione di gravità e analogamente a quanto appena visto possiamo riscrivere la massa del corpo ricorrendo alla sua densità ρc:

P = ρc  ∙ V ∙ g

Dunque le relazioni viste nel paragrafo precedente si possono riscrivere come:

  • Se ρc > ρl allora il corpo affonda;
  • Se ρc = ρl il corpo è in equilibrio in ogni posizione si trovi all’interno del fluido;
  • Se ρc < ρl il corpo galleggia.

In sostanza i materiali che hanno densità inferiore a quella dell’acqua come il ghiaccio o il sughero galleggeranno, mentre i materiali come i metalli che sono più densi dell’acqua affonderanno.

Esercizio #1

Un corpo in sughero galleggia sull’acqua.

Sapendo che i 4/5 del suo volume sono fuori dal pelo dell’acqua, determinare la densità del sughero considerando la densità dell’acqua quella relativa all’acqua dolce.

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: galleggiamento del sughero in acqua.

Esercizio #2

Un corpo di ferro (densità del ferro = 7800 Kg/m3) presenta una cavità al suo interno.

Sapendo che la massa del corpo è di 780 g e che una volta immerso in acqua di mare viene rilevato un peso inferiore rispetto a quello misurato fuori dall’acqua di 1,56 N, determinare il volume della cavità interna.

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: corpo immerso in acqua di mare.

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