Tante sono le domande che vengono in mente vedendo come si comportano gli oggetti in acqua.
Chi, vedendo una barca, una nave o qualunque altro oggetto sull'acqua, non si è posto mai la domanda perché galleggia?
PERCHÉ LA BARCA GALLEGGIA?
La risposta a tale domanda la diede nel III secolo a.c un matematico e fisico greco di nome Archimede che scoprì che si poteva calcolare il volume di un corpo di forma irregolare misurando il volume dell'acqua che veniva spostata quando il corpo veniva immerso.
Proviamo ad immergere completamente un cubo di un decimetro per lato in acqua. Esso sposterà un decimetro cubo del liquido, quindi riceverà dal liquido una spinta verso l'alto di circa un chilogrammo, visto che 1 decimetro cubo di acqua pesa appunto 1 kg.
A questo punto se il cubo peserà meno di un chilogrammo riemergerà fino a lasciare immersa una parte pari al peso di liquido spostato. Altrimenti affonderà in quanto la forza di sprofondamento dovuta al peso sarà superiore alla spinta della forza di Archimede.
Su tale principio come è ovvio si basa anche il galleggiamento di una barca a vela.
Come potrete notare dalle due figure per poter capire il fenomeno dobbiamo rifarci alle forze in gioco. In base a tale principio i corpi immersi nell'acqua ricevono una spinta FA verso l'alto uguale al peso del liquido spostato.
Ricordiamo però, che tutti i corpi sono soggetti ad un'altra spinta FP dovuta al loro peso.
Quale di queste due forze contrarie prenderà il sopravvento?
Basta riflettere che la prima delle due forze è in rapporto con il volume dell'acqua spostata e quindi con il volume del corpo,mentre la seconda è dovuta al peso del corpo.
Perciò i corpi di grande volume e di piccolo peso tendono a galleggiare ,mentre quelli di piccolo volume e grande peso affondano.
L'equilibrio si verifica quando il corpo pesa per unità di volume ,esattamente quanto l'acqua e cioè quando ha un peso specifico uguale a quello dell'acqua.
Un corpo più leggero dell'acqua s'immerge finché il suo peso complessivo uguaglia quello del liquido spostato dalla parte del corpo immersa.
In formule avremo:
FA=pp V,
dove FA è la forza di Archimede pp è il peso specifico del fluido e V il volume del corpo immerso.
SCUFFIA: CAPOVOLGIMENTO DI UNA IMBARCAZIONE
E interessante conoscere anche le forze che entrano in gioco allorché una barca scuffia ovvero si capovolge, cosa che può accedere a causa di forti condizioni di vento o di onda.
La proprietà che si oppone allo sbandamento e non permette alla barca a vela di scuffiare durante la navigazione è la stabilita di galleggiamento.
Per sbandamento si intende l'angolo con cui la barca è inclinata rispetto al piano perpendicolare a quello di navigazione, ovviamente uno sbandamento di 180° implica il ribaltamento dell'imbarcazione.
Per evitare il ribaltamento dell'imbarcazione, occorre generare forze di due tipi che si oppongono alla forza di ribaltamento:
Il contrappeso può essere di tipo umano (equipaggio) o strutturale, cioè ponendo un peso elevato sul punto più immerso della chiglia, il quale si dice bulbo.
Nel primo caso, cioè aumentando la parte immersa dell'imbarcazione, si sfrutta il principio di Archimede o galleggiamento, nell'altro la forza di gravità.
Per aumentare la coppia di raddrizzamento alcune imbarcazioni usano riempire con acqua dei serbatoi (Ballast) sui lati sopra vento.
Chi, vedendo una barca, una nave o qualunque altro oggetto sull'acqua, non si è posto mai la domanda perché galleggia?
PERCHÉ LA BARCA GALLEGGIA?
La risposta a tale domanda la diede nel III secolo a.c un matematico e fisico greco di nome Archimede che scoprì che si poteva calcolare il volume di un corpo di forma irregolare misurando il volume dell'acqua che veniva spostata quando il corpo veniva immerso.
"... un corpo immerso in un liquido riceve da quest'ultimo una spinta verso l'alto, pari al peso di liquido spostato dal corpo stesso...".
Proviamo ad immergere completamente un cubo di un decimetro per lato in acqua. Esso sposterà un decimetro cubo del liquido, quindi riceverà dal liquido una spinta verso l'alto di circa un chilogrammo, visto che 1 decimetro cubo di acqua pesa appunto 1 kg.
A questo punto se il cubo peserà meno di un chilogrammo riemergerà fino a lasciare immersa una parte pari al peso di liquido spostato. Altrimenti affonderà in quanto la forza di sprofondamento dovuta al peso sarà superiore alla spinta della forza di Archimede.
Su tale principio come è ovvio si basa anche il galleggiamento di una barca a vela.
Come potrete notare dalle due figure per poter capire il fenomeno dobbiamo rifarci alle forze in gioco. In base a tale principio i corpi immersi nell'acqua ricevono una spinta FA verso l'alto uguale al peso del liquido spostato.
Ricordiamo però, che tutti i corpi sono soggetti ad un'altra spinta FP dovuta al loro peso.
Quale di queste due forze contrarie prenderà il sopravvento?
Basta riflettere che la prima delle due forze è in rapporto con il volume dell'acqua spostata e quindi con il volume del corpo,mentre la seconda è dovuta al peso del corpo.
Perciò i corpi di grande volume e di piccolo peso tendono a galleggiare ,mentre quelli di piccolo volume e grande peso affondano.
L'equilibrio si verifica quando il corpo pesa per unità di volume ,esattamente quanto l'acqua e cioè quando ha un peso specifico uguale a quello dell'acqua.
Un corpo più leggero dell'acqua s'immerge finché il suo peso complessivo uguaglia quello del liquido spostato dalla parte del corpo immersa.
In formule avremo:
FA=pp V,
dove FA è la forza di Archimede pp è il peso specifico del fluido e V il volume del corpo immerso.
SCUFFIA: CAPOVOLGIMENTO DI UNA IMBARCAZIONE
E interessante conoscere anche le forze che entrano in gioco allorché una barca scuffia ovvero si capovolge, cosa che può accedere a causa di forti condizioni di vento o di onda.
La proprietà che si oppone allo sbandamento e non permette alla barca a vela di scuffiare durante la navigazione è la stabilita di galleggiamento.
Per sbandamento si intende l'angolo con cui la barca è inclinata rispetto al piano perpendicolare a quello di navigazione, ovviamente uno sbandamento di 180° implica il ribaltamento dell'imbarcazione.
Per evitare il ribaltamento dell'imbarcazione, occorre generare forze di due tipi che si oppongono alla forza di ribaltamento:
- aumentare la parte immersa del natante nel movimento di sbandata
- generare un contrappeso (zavorra) sul lato opposto a quello della sbandata
Il contrappeso può essere di tipo umano (equipaggio) o strutturale, cioè ponendo un peso elevato sul punto più immerso della chiglia, il quale si dice bulbo.
Nel primo caso, cioè aumentando la parte immersa dell'imbarcazione, si sfrutta il principio di Archimede o galleggiamento, nell'altro la forza di gravità.
Per aumentare la coppia di raddrizzamento alcune imbarcazioni usano riempire con acqua dei serbatoi (Ballast) sui lati sopra vento.
Un altra domanda che spesso molti si pongono riguarda il funzionamento dei sommergibili.
PERCHÉ I SOMMERGIBILI POSSONO GALLEGGIARE E AFFONDARE?
I sistemi usati per fare immergere, emergere o, in generale variare di quota un sottomarino o un sommergibile sono essenzialmente due:
- uno statico , fondato sul bilanciamento tra il peso del sommergibile e la spinta al galleggiamento che esso riceve in base al principio di Archimede
- uno dinamico , che sfrutta, quando il sommergibile è immerso ed in moto, la portanza dei suoi timoni di profondità.
Per far immergere un sommergibile si deve aumentarne il peso in modo che esso superi in intensità la spinta idrostatica.
Questo si ottiene immettendo acqua marina in appositi compartimenti allagabili ("casse"). Ciò fa aumentare il peso del sommergibile, che tende quindi ad immergersi.
Per far riemergere il battello basta espellere l'acqua da una delle casse (la cassa emersione) immettendovi aria compressa, prelevata da apposite bombole (interne allo scafo). L'alleggerimento dovuto alla sostituzione della zavorra d'acqua nella cassa emersione con aria, consente al sommergibile di portarsi in "affioramento" (vale a dire con la sola torretta fuori dall'acqua). In questo assetto è possibile aspirare aria dall'atmosfera e pomparla dentro alle casse ancora allagate, diminuendo ulteriormente il peso del sommergibile e portandolo così completamente in superficie.
Buon Vento.
Sezione Vela
Luca 3482233485
Guido 3357216358
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