2 Forze ed equilibrio nei liquidi

Che cos’è la spinta idrostatica? 
Che cosa afferma il principio di Archimede? 
Quali forze agiscono su un corpo immerso? 

Una moneta immersa in acqua va a fondo, mentre un pezzo di legno galleggia, resta cioè sospeso sulla superficie del liquido: qual è la ragione di questa differenza? Si potrebbe pensare che il motivo sia che la moneta pesa più del pezzetto di legno, eppure esistono oggetti molto pesanti che galleggiano, come le navi.
Anche per questo fenomeno la spiegazione sta in una coppia di forze che agiscono insieme. Una è la forza-peso diretta verso il basso, che tende a far affondare il corpo, l’altra è la spinta idrostatica, una forza che l’acqua esercita sul corpo immerso spingendolo verso l’alto. Le due forze hanno la stessa direzione, ma verso opposto. La spinta idrostatica, dunque, “annulla” il peso, o almeno parte di esso; è per questa ragione che tutti i corpi immersi parzialmente nell’acqua sembrano più leggeri.

IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE

Per determinare il valore della spinta idrostatica si utilizza il principio di Archimede, una legge fisica che prende il nome dallo scienziato che la formulò, più di 2000 anni fa. La spinta idrostatica è per questo detta anche spinta di Archimede. 

Questa legge afferma che un corpo immerso in un liquido riceve una spinta dal basso verso l’alto pari al peso del volume del liquido spostato. 

 Il galleggiamento di un corpo dipende, quindi, dal rapporto tra il suo peso e il suo volume, cioè dal suo peso specifico (P_s = P/V), e dal peso specifico del liquido in cui è immerso.

Principio di Archimede

• Il corpo immerso galleggia se ha un peso specifico inferiore a quello del liquido, perché il suo peso è inferiore al peso del volume di liquido spostato. Per questo il corpo tende a risalire e galleggiare (a).
• Se il corpo immerso ha un peso specifico uguale a quello del liquido è in equilibrio (resta cioè alla profondità a cui è posto), perché il suo peso è uguale al peso del volume di liquido che ha spostato (b).
• Il corpo immerso affonda se ha un peso specifico superiore a quello del liquido, perché il suo peso è maggiore del peso del volume di liquido che ha spostato (c).