Fun Archimedes Principle Experiments

Contenuto

• Come tutto è cominciato
• Palla contro scafo
• Palloncino sospeso in elio
• Uva Galleggiante

"Oasis of the Seas" è la più grande nave da crociera del mondo con una massa di 100.000 tonnellate, ma galleggia. I progettisti navali utilizzano il principio di Archimede secondo il quale, affinché una barca galleggi, deve spostare un volume uguale di acqua in più rispetto al suo stesso peso. Questo concetto complesso è reso più accessibile agli studenti attraverso l'uso di dimostrazioni ed esperimenti interessanti come quelli descritti di seguito.

Come tutto è cominciato

Nell'antica Grecia, il re Ierone II commissionò una corona a un orafo locale. Dubitava che fosse oro puro, quindi affidò al filosofo scienziato Archimede il compito di scoprirlo. Archimede entrò in un bagno caldo e vide fuoriuscire dell'acqua sul lato mentre affondava nella vasca e si rese conto che l'acqua spostata era uguale al volume del suo corpo. "Eureka!" Esclamò quando decise che poteva usare questa tecnica di spostamento per calcolare il volume e la densità della corona. Il suo test ha dimostrato che la densità delle corone era inferiore all'oro, quindi la corona non era oro puro.

Palla contro scafo

Alla domanda sul perché un cilindro di alluminio affonda, uno studente potrebbe rispondere erroneamente: "Perché pesa di più". Dai agli studenti due pezzi di foglio di alluminio da 5 pollici per 5 pollici. Trova la massa di entrambi. Chiedi agli studenti di sgretolare un quadrato di foglio in una palla stretta, lasciarlo cadere nell'acqua e guardarlo affondare. Sperimenta con il secondo quadrato fino a trovare un modo per rendere il galleggiante in alluminio. Quando l'alluminio ha la forma di una barca, galleggerà perché il volume è notevolmente aumentato mentre la massa è rimasta invariata. Lo scafo della barca è pieno d'aria, aumentando il volume senza aggiungere un peso significativo. La barca galleggerà se la massa della barca è inferiore all'acqua che sposta. Con uno scafo cavo, la barca sposta più acqua rispetto alla palla.

Palloncino sospeso in elio

••• Comstock / Stockbyte / Getty Images

La forza di gravità dipende dalla massa dell'oggetto per tirarlo giù attraverso un fluido. Quando l'oggetto inizia ad affondare, la forza di galleggiamento agisce per spingere l'oggetto verso l'alto. Se la forza gravitazionale è maggiore della forza di galleggiamento, l'oggetto affonderà. I palloncini ad elio fluttuano nell'aria perché la massa dell'aria che spostano è maggiore della massa dell'elio e del palloncino. Lega un nastro a un pallone ad elio e galleggerà perché la forza di galleggiamento è maggiore della forza gravitazionale. Aumenta la forza di gravità aumentando il peso. Lega le salatini al nastro, aumentando il peso finché il palloncino non affonda. Ora sgranocchia piccoli pezzi di pretzel fino a quando il palloncino inizia lentamente a sollevarsi. Se riesci a far “librare il pallone”, la forza gravitazionale è uguale alla forza di galleggiamento.

Uva Galleggiante

Usando il preside di Archimede, gli studenti possono determinare se un oggetto affonderà o galleggerà in fluidi diversi. Preparare un bicchiere trasparente con acqua calda. Aggiungi un'uva e affonderà. Aggiungi sale al bicchiere e l'uva inizia a galleggiare. Ricorda il principio di Archimede: se un oggetto pesa più del suo volume nel fluido, affonderà. L'aggiunta di sale all'acqua aumenterà la massa per unità di volume fino a quando non sarà uguale o più densa dell'uva. In questo momento l'uva galleggerà.