^^Principio di Archimede. Spiegazione del galleggiamento in termini di forza.

 ini | Arc | mem

L'originale di Archimede

La proposizione nella quale consiste il cosiddetto «principio d'Archimede», testualmente dice:

«Un corpo più pesante del liquido nel quale lo si immerge, discenderà al fondo, ed il suo peso, nel liquido, diminuirà d'una quantità misurata da ciò che pesa un volume di liquido uguale a quello del corpo».
ref: Archimede.

 

Principio di Archimede del galleggiare (miglior versione 2016-17)

Un corpo fermo in un liquido fermo, subisce dal liquido una forza totale, opposta alla forza peso totale del liquido occupato:
A = -PLO    es: +3 = -(-3)

 

  1. del galleggiare

    dato che esiste anche il principio di Archimede della leva !
    Archimede e' stato il piu' grande fisico dell'antichita'

  2. un corpo fermo in un liquido fermo

    E' opportuno porsi per semplicita' in situazione statica, altrimenti intervengono le forze dovute al moto relativo tra liquido e corpo, che complicano la descrizione

  3. subisce dal liquido

    Si dichiara esplicitamente che ci si riferisce alla forza subita dal liquido. Se il corpo fosse poggiato sul fondo, subirebbe anche la forza del fondo.
    Inoltre quando si dice "la forza di Archimede", e si domanda: "chi fa la forza verso l'alto", verrebbe da dire "Archimede". ref: come chiamarla?

  4. una forza totale

    La forza del liquido in situazione statica e' perpendicolare alla superficie del corpo, ciononostante la sua risultante e' verticale verso l'alto.

    La distribuzione della forza e' sottinteso dall'aggettivo "totale" per entrambe le forze: peso e di Archimede.

  5. forza totale VS forza risultante

    oscillo tra le due denominazioni, entrambe hanno i loro vantaggi e svantaggi.
  6. opposta alla forza peso totale

    Esplicitiamo il peso come forza, sottintesa distribuita sulla massa, e il considerare la risultante "forza peso totale"

  7. liquido occupato (spostato, rimpiazzato, sostituito)

    "occupato" mi sembra la parola migliore rispetto a: spostato, rimpiazzato, sostituito.
    Cmq cosa significhino esattamente non puo' essere spiegato in un memo (formula mnemonica), il suo scopo e' di richiamare nel modo piu' opportuno la spiegazione.

2017-18 Mie versioni spontanee

Senza aver visto la raccolta qui

  1. un corpo immerso in un liquido subisce una forza totale verticale verso l'alto, uguale al peso del liquido occupato.
  2. Un corpo immerso in un liquido subisce una forza risultante verso l'alto, uguale al peso del liquido sostituito.

2017-18 Dopo aver visto la raccolta qui

Senza "immerso"

  1. un corpo in un liquido subisce una forza totale verticale verso l'alto, uguale al peso del liquido occupato.
  2. un corpo in un liquido subisce dal liquido una forza risultante verticale verso l'alto, opposta al peso del liquido occupato.

"immerso" da' problemi con la sua presenza: immerso totalmente o parzialmente ? Senza "immerso", dicendo solamente "in un liquido", si intende piu' facilmente "cmq sia nel liquido", parzialmente o totalmente.

Principio di Archimede del galleggiare

un corpo in un liquido subisce dal liquido una forza risultante verticale verso l'alto (A), opposta al peso del liquido sostituito (PLS).

A = -PLS    es: +3 = -(-3)

 

Un corpo in un liquido subisce una forza idrostatica totale che e' verticale verso l'alto, opposta alla forza peso totale del liquido occupato dal corpo.

A = -PLO    es: +3 = -(-3)    PLO   forza peso liquido occupato

  1. idrostatica

    ho voluto introdurre questa parola, poiche' e' utile usare il linguaggio specialistico: quando ci vuole ci vuole; ai bimbi piacciono i paroloni.

    In questo caso specifico permette un enunciato piu' sintetico: per come ci sono arrivato, "idrostatica" qui sta per "fatta dall'acqua ferma"

    Ho visto che la parola e' capita, sicuramente nella parte "idro", meno nella parte "statica".

  2. che e'

    fa rotolare meglio il significato della frase

  3. verticale verso l'alto

    si potrebbe dedurre dal fatto che e' opposta alla forza peso, ma siccome e' il soggetto principale dell'enunciato, lo diciamo esplicitamente, e poi diciamo che e' opposta alla forza peso totale

  4. occupato VS occupato dal corpo

    ho sempre fermato ad "occupato", provo a lanciare "occupato dal corpo" per vedere come e' accolto

 

Spazio libero/occupato/sostituito

Quando entro in acqua, occupo lo spazio prima occupato dall'acqua, mi sostituisco all'acqua.

Quindi io occupo uno spazio, non occupo un liquido.

Se penso al liquido come fosse lo spazio, dico "liquido occupato", che e' capibile, ma mi sembra un po' un abuso.

 

Lo spazio immerso del corpo e' = allo spazio del liquido occupato dal corpo.

volume immerso del corpo r' = al volume del liquido occupato

Il corpo occupa una parte dello spazio che dovrebbe essere occupato dal liquito.

 

Un corpo in un liquido subisce dal liquido una forza risultante verticale verso l'alto (A), di intensita' =

  1. al peso del liquido che sostituirebbe lo spazio immerso
  2. al peso del liquido sostituito
  3. al peso del liquido di volume uguale al volume immerso.
  4. al peso di un volume di liquido = al volume immerso.

 

un corpo in un liquido subisce dal liquido una forza risultante verticale verso l'alto (A), la sua intensita' e' uguale al peso dello spazio immerso riempito di tale liquido.

 

Versione che io ho imparato a scuola media

Un corpo immerso in un liquido riceve una spinta dal basso verso l'alto, pari al peso del volume del liquido spostato.

Cambiamento di prospettiva: "punto di vista del liquido"

Il liquido esercita una spinta dal basso verso l'alto sul corpo immerso, pari al peso del volume del liquido spostato

Studio delle sottigliezze

Diario. Riduzione-concentrazione della frase.

Alla scuola media, quando avevo imparato il principio di Archimede, mi domandavo perche' dovessi dire "il peso del volume", mi sembrava superfluo, bastava dire "il peso". E' probabilmente la prima frase che ho cercato di rifinire e rendere irriducibile. Così me lo ero modificato in:

Riceve una spinta = subisce una forza

Formalmente la si puo' considerare una sostituzione di significante, cioe' 2 modi di dire di ugual significato, pero' emotivamente: "ricevere una spinta" e' piu' gentile di "subire una forza".

"Dal basso verso l'alto" = "verso l'alto"

Formalmente equivalenti, pero' "dal basso verso l'alto" sembra piu' espressiva del piu' breve "verso l'alto".

Il liquido spostato. ref: Volume spostato minore del volume immerso.

Questo modo di dire e' esatto alla lettera quando il liquido ha un innalzamento del livello trascurabile. In tal caso il liquido spostato e' esattamente quello rimpiazzato dal corpo.

Altrimenti per "liquido spostato" si intende il volume del corpo che sta sotto il livello del piano libero dell'acqua.

Immerso

Ipotizzo che la ragione di questo "immerso" sia legata al testo storico, che parla solo del corpo che va a fondo. Non ho il tempo di fare uno studio storico. La mia scelta scolastica e' di un "principio del galleggiare" che parli appunto della forza subita anche nella situazione di galleggiamento e non solo di affondamento.

Immerso: totalmente/parzialmente

Se il corpo e' completamente immerso sul fondo ...

il liquido deve circondare tutta la superfice, altrimenti come nel caso del sommergibile che si adagia su un fondo argilloso, si "impantana-appiccica" al fondo, poiche' l'acqua non arriva a spingerlo dal di sotto.

Dicendolo in astratto: la superficie del corpo immersa deve essere bagnata.

 

 

Il corpo che galleggia viene tagliato in 2 dal piano immaginario appoggiato sul piano libero dell'acqua

La parte di corpo che sta sotto viene chiamata "parte immersa", ed e' la causa della forza di Archimede. Cio' che conta e' il suo volume e non la sua superficie.

Conclu

Il principio di Archimede e' stato vezzeggiato nell'esprimerlo, per cui, e' bello parlarne. Dal punto di vista strettamente formale pero', conviene rifarsi alla formula, invece che perdersi nelle parole, che non potranno mai avere la precisione delle formule, ma ci potranno dare delle sfumature-profumi. Hanno 2 habitat diversi e contigui, ed e' bene coltivarli entrambi. A parole la scelta migliore forse rimane la formulazione classica, poiche' anche se non completamente precisa, e' la piu' immediatamente comprensibile, e quindi un gran passo verso la formulazione esatta, che puo' essere data come precisazione: "spostato" nel senso di "volume immerso". Forse la versione inglese e' la migliore.

Principio della leva di Archimede.

Oltre il principio di Archimede sul galleggiamento, c'e' anche il "principio della leva".

 

Spiegazione del galleggiamento in termini di forza. (Fatta da RobertoOcca)

  1. Si puo' ragionare sul galleggiamento in termini di forza. Esiste la forza di Archimede: il corpo galleggia poiche' subisce una forza; il corpo immerso subisce una forza.
  2. La forza di Archimede non dipende dal materiale di cui e' fatto il corpo: corpi di ugual figura subiscono la stessa forza, indipendentemente dal materiale di cui sono fatti.
  3. Una una bottiglia di plastica piena d'acqua galleggia quasi in equilibrio indifferente. Suggerisce il pensiero: un corpo d'acqua immerso in acqua e' in equilibrio, quindi la forza di Archimede e' opposta al suo peso.
  4. Un corpo immerso in acqua subisce una forza risultante uguale al suo peso se fosse fatto d'acqua.

 

Links

Volume spostato minore del volume immerso.

esof: Principio.