Siamo a Siracusa intorno al III secolo avanti Cristo. Un uomo è immerso in una tinozza piena d’acqua e sta facendo un bagno rilassante. A un certo punto esclama “Eureka!”. Quell’uomo era Archimede, famoso scienziato, che aveva appena intuito quella fondamentale legge della fisica – che da lui poi prese il nome – che spiega perché i corpi galleggiano.
Il principio di Archimede afferma che “un corpo immerso in un fluido riceve una spinta dal basso verso l’alto pari alla forza peso del fluido che il corpo, immergendosi, ha spostato“. In altre parole, se prendiamo due oggetti dello stesso peso ma fatti con materiali diversi e li immergiamo nell’acqua (o in qualunque altro fluido), essi ricevono una spinta verso l’alto che dipende esclusivamente dal volume immerso dei due corpi e non dalla loro composizione: più grande è il volume di acqua spostato dal corpo, maggiore è la spinta ricevuta. Poiché, a parità di peso, il materiale più leggero occupa un volume maggiore (un chilo di legno, per esempio, occupa un volume maggiore di un chilo di ferro), esso riceve dal liquido una spinta maggiore.
Una leggenda narra che Archimede usò proprio questo principio per verificare l’onestà di un’orefice che aveva realizzato una preziosa corona. Innanzitutto, si procurò un lingotto d’oro dello stesso peso di una corona realizzata dall’artigiano. Poi appese il lingotto e la corona ai due bracci di una bilancia e li fece immergere in due recipienti colmi d’acqua. Se la corona fosse stata tutta d’oro, la bilancia avrebbe dovuto rimanere in equilibrio, perché corona e lingotto avrebbero occupato lo stesso volume e quindi la spinta dell’acqua sarebbe stata la stessa sui due piatti della bilancia. In realtà, sembra che l’orefice fosse realmente disonesto e quindi il volume occupato dalla corona fosse maggiore di quello del lingotto d’oro a causa della presenza di materiali più leggeri. Di conseguenza la corona ricevette dal liquido una spinta maggiore che fece pendere la bilancia dalla parte del lingotto.
In base al principio di Archimede, il comportamento di un solido immerso in un liquido dipende da due elementi: il suo peso, che agisce dall’alto verso il basso, e la spinta idrostatica, uguale al peso del liquido spostato dal corpo, che agisce dal basso verso l’alto. Perciò, affinché un corpo immerso in un fluido galleggi, è sufficiente che sposti una quantità d’acqua di peso uguale o superiore al proprio. È quello che accade ad esempio con le navi, ma si può facilmente verificare in casa, dov’è facile vedere che un cocomero di qualche chilo (per esempio) immerso in una vasca d’acqua (per esempio la vasca da bagno piena), può galleggiare, mentre una carota – molto leggera – affonda: la dimensione del cocomero è tale da spostare un volume d’acqua pari al suo peso, la carota invece, molto piccola, non sposta abbastanza acqua.
Il principio vale anche per i corpi immersi in un gas e spiega perché la mongolfiera sale: grazie al suo contenuto di aria calda (più leggera), il suo peso complessivo è inferiore a quello dell’aria (più fredda e quindi pesante) di cui prende il posto.
Nel corso della narrazione/gioco che vi proponiamo, realizzata con Scratch, potrai scoprire il principio di galleggiamento di Archimede, oltre che concetti base quali la densità, la massa e il volume. Durante questa attività sarai guidato da due robot che ti faranno domande, ti spiegheranno cos’è il principio di Archimede e insieme a loro potrai provare a far galleggiare corpi diversi in fluidi diversi.
Per giocare, clicca qui!
Vedrai che si aprirà il progetto all’interno del browser, alla pagina web del Mit (il Massachusetts Institute of Technology). Poi clicca sulla bandierina verde e vai avanti seguendo le indicazioni dei due robot. Se ti interessa anche la parte di programmazione, non esitare a guardare dentro al programma e a remixarlo, facendo tutte le modifiche che vuoi. Potresti, per esempio, aggiungere nuovi elementi come suoni, registrazioni audio, utilizzare altri fluidi o corpi, ecc. Alla fine, condividilo con la comunità di Scratch affinché anche altri possano imparare dai tuoi progressi e dalla tua creatività!
