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Riscontrare la spinta che riceve un corpo immerso in H2O

fisica


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OBIETTIVI:

v   Riscontrare la spinta che riceve un corpo immerso in H2O;

v   Determinare direttamente e indirettamente tale spinta;

STRUMENTI: dinamometro; H2O; massa; calibro; bilancia; recipiente graduato;



SPIEGAZIONE DEGLI STRUMENTI:

v      Dinamometro: strumento di laboratorio utilizzato per misurar 141e45b e una forza. Un esempio classico di dinamometro, è essenzialmente costituito da una bilancia a molla ad alta sensibilità tarata in newton, l'unità di misura della forza nel Sistema Internazionale.

v       Acqua: Liquido composto da molecole di formula H2O, costituite da idrogeno e ossigeno. L'acqua pura è un liquido inodore e insapore, che presenta una debole colorazione blu osservabile solo nelle acque profonde. A pressione atmosferica, ha punto di ebollizione 100 °C; raggiunge la massima densità, pari a 1 g/cm3, alla temperatura di 4 °C e solidifica aumentando di volume. Le proprietà fisiche dell'acqua vengono spesso sfruttate per tarare strumenti di misura della temperatura, del volume e della massa.

La molecola dell'acqua è costituita da un atomo di ossigeno e da due atomi di idrogeno. La distribuzione delle cariche elettriche nella molecola non è uniforme, ma polare. Questa caratteristica è responsabile di diverse proprietà specifiche dell'acqua, tra cui il fatto di avere una densità maggiore allo stato liquido che allo stato solido.

v       Bilancia: strumento meccanico o elettronico comunemente impiegato per uso domestico, nei laboratori scientifici, nel commercio e nell'industria, per misurare il peso o la massa di un oggetto. Il tipo più semplice di bilancia è quella a bracci uguali.

INIZIO RELAZIONE:

Per cominciare abbiamo bisogno di conoscere alcune informazioni importanti:

v           Peso Forza esercitata su un corpo per effetto dell'attrazione gravitazionale terrestre.

v           Principio di Archimede: In fisica, principio fondamentale che regola l'equilibrio dei corpi galleggianti. Enunciato dal celebre inventore e matematico greco Archimede, esso afferma che un oggetto immerso parzialmente o totalmente in un fluido è sottoposto a una spinta dal basso verso l'alto, d'intensità pari al peso del volume di fluido spostato.Tale forza detta spinta d'Archimede, o idrostatica, è diretta in verso opposto rispetto alla forza peso, e quindi riduce l'effetto di quest'ultima. Come conseguenza di ciò, il peso di un corpo immerso nell'acqua, o in generale in un fluido, appare inferiore a quello dello stesso corpo nell'aria.
Dal principio d'Archimede, si può dedurre che un corpo galleggia in un liquido solo se ha densità media minore di quella del liquido stesso. In queste condizioni, un corpo immerso totalmente in acqua, ad esempio, risente di una forza idrostatica maggiore del suo peso e subisce pertanto una spinta totale diretta verso la superficie del liquido. L'equilibrio è raggiunto quando il peso della porzione d'acqua spostata dalla porzione di corpo immersa eguaglia esattamente il peso dell'intero corpo.




Un corpo immerso in un fluido è sottoposto a una spinta rivolta verso l'alto pari al peso del fluido spostato. Di conseguenza, il peso dell'alluminio in acqua è minore di quello misurato in aria, di una quantità pari al peso dell'acqua spostata (1). Essendo la densità del legno minore di quella dell'acqua, un blocchetto di legno subisce una spinta di intensità superiore al suo peso; esso quindi galleggia emergendo di una porzione tale che il peso dell'acqua spostata sia pari al peso dell'intero blocchetto in aria (2).

v           Archimede: (Siracusa 287-212 a.C.), matematico e fisico greco. Fu uno dei più grandi studiosi di matematica dell'antichità, si interessò di diversi settori della fisica e fu un geniale inventore. Studiò ad Alessandria d'Egitto, dove fu forse allievo di Euclide.I risultati dei suoi studi delle aree e dei volumi di figure piane e solide anticiparono molti dei contenuti della moderna geometria.Nell'ambito dell'idrostatica, egli enunciò il celebre principio detto, appunto, principio di Archimede. Si racconta che egli compì questa scoperta immergendosi nella vasca da bagno, osservando che l'acqua spostata dal suo corpo traboccava dalla vasca. Archimede trascorse la maggior parte della sua vita in Sicilia, a Siracusa e nei dintorni, dedicandosi interamente alla ricerca e agli esperimenti. Benchè non possedesse alcuna carica pubblica, cooperò attivamente alla difesa della città.

v           Densità Grandezza fisica che esprime il rapporto tra la massa e il volume di un corpo, talvolta detta densità assoluta; nel Sistema internazionale viene misurata in chilogrammi al metro cubo.Si definisce invece densità relativa il rapporto tra la densità assoluta del corpo e quella dell'acqua distillata alla temperatura di 4 °C. Poiché 1 centimetro cubo di acqua a 4 °C pesa esattamente 1 grammo, la densità relativa di una sostanza è numericamente uguale alla densità assoluta espressa in kilogrammi al metro cubo. La densità relativa può essere determinata in vari modi. I corpi solidi, che hanno densità maggiore di quella dell'acqua, vengono pesati dapprima in aria e quindi in acqua, in condizioni di completa immersione. La densità relativa si ottiene dividendo il peso in aria per la diminuzione di peso del corpo immerso. Nel caso siano necessarie misure molto accurate, si procede determinando la massa di un volume noto di liquido o di gas in condizioni controllate di temperatura.

A questo punto possiamo cominciare l'esperimento sempre però ricordando quattro importantissime leggi:


Poi eseguiamo i calcoli e direttamente misuriamo la P all'interno e all'esterno dell' H2O.







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