Prendi una barca sull’acqua, galleggiando lungo il fiume indiano sotto il caldo sole. Ma vi siete mai chiesti come quella barca rimane in cima all’acqua? Soprattutto considerando tutto il peso che sta tenendo?
Due terzi della terra sono coperti d’acqua. Il mondo sarebbe molto piccolo se fossimo tenuti ad atterrare. Così come è possibile che possiamo usare questi mestieri pesanti a galleggiare in cima l’acqua? Iniziamo con le basi.
Che cos’è una barca?
Una barca è un veicolo che può galleggiare o muoversi su uno specchio d’acqua come un oceano, un fiume o un lago. Si muove o con il proprio potere, di solito usando un motore, o usando il potere degli elementi come il vento, le onde o il sole.
La maggior parte delle barche si muove in parte attraverso l’acqua e in parte sopra l’acqua. Alcune barche sono in grado di sollevare e muoversi in cima all’acqua come hovercraft e aliscafi. Altri si muovono interamente sott’acqua come sottomarini e sommergibili, o piccoli sottomarini.
Quindi quali sono le differenze che consentono loro di farlo?
Perché le barche galleggiano (o non galleggiano)
Tutte le barche non affondano attraverso la galleggiabilità, l’atto di galleggiare. Una densità di oggetti è ciò che la costringe a galleggiare o affondare. La densità di un oggetto è quanto pesa un certo volume di esso. Se l’oggetto è più denso dell’acqua in cui si trova, affonderà. Se l’oggetto è meno denso dell’acqua in cui si trova, galleggerà. La dimensione dell’oggetto è irrilevante. Ad esempio, un anello d’oro affonderà se lo metti in acqua, ma un pezzo di plastica delle dimensioni di un campo di calcio galleggerà. La regola di base della galleggiabilità è che un oggetto affonderà se pesa più esattamente dello stesso volume d’acqua.
Tipi di galleggiabilità
Esistono tre tipi di galleggiabilità, positiva, negativa e neutra. Galleggiabilità positiva significa che l’oggetto galleggerà. Galleggiabilità negativa significa che l’oggetto affonderà. E la galleggiabilità neutra significa che l’oggetto galleggerà a una profondità media senza galleggiare o affondare.
Pensa a un sottomarino. Un sottomarino ha serbatoi di zavorra che prendono in acqua o aria per farlo salire e scendere, se necessario. Se i serbatoi sono riempiti completamente di aria, galleggerà verso la superficie perché i serbatoi peseranno meno dell’uguale volume d’acqua. Se i serbatoi sono parzialmente riempiti d’aria, galleggerà a una profondità media senza galleggiare o affondare. Se i serbatoi sono pieni completamente d’acqua, il sottomarino affonderà sul fondo.
Mentre un sottomarino è in cima all’acqua o sott’acqua, la maggior parte delle barche galleggia in parte e in parte affonda in base al proprio peso e al peso che trasporta. Maggiore è il totale di questi due pesi, più basso si trova nell’acqua. Tuttavia, le barche possono sopportare solo così tanto peso prima di affondare.
Principio di Archimede
Il matematico greco Archimede è il padre della galleggiabilità. In primo luogo si avvicinò con la risposta al galleggiamento qualche tempo nel terzo secolo AC. La leggenda narra che gli era stato dato il compito di scoprire se una corona fatta per il re era in oro massiccio o un falso a buon mercato in parte fatto da una miscela di oro e argento. La versione più popolare della leggenda dice che Archimede stava facendo il bagno e notò che il livello dell’acqua stava aumentando mentre si immergeva nella vasca. Poi si rese conto che se avesse lasciato cadere la corona d’oro nella vasca da bagno, avrebbe spinto fuori o “spostare” il proprio volume d’acqua del lato in modo efficace dandogli un modo semplice per misurare il volume di un oggetto complesso.
Ha capito che pesando la corona, poteva facilmente calcolare la sua densità e confrontarla con l’oro. Una densità di oggetti è la sua massa divisa per il suo volume. Se la densità della corona fosse inferiore all’oro, la corona sarebbe falsa.
Più tardi Archimede inventò la sua famosa legge della fisica, che oggi è conosciuta come Principio di Archimede. Questa legge afferma che quando qualcosa riposa nell’acqua, sente una forza verso l’alto, o galleggiante, uguale al peso dell’acqua che spinge da parte o sposta. Se l’oggetto è completamente immerso nell’acqua, perde efficacemente il suo peso.
Questo è il motivo per cui gli oggetti sembrano pesare meno sott’acqua di quanto non facciano quando sono sulla terraferma. Un esempio è se si prende un mattone di gomma immersioni, un mattone utilizzato per allenarsi con in una piscina, si sentirà più leggero sotto l’acqua di quanto non sarà quando portato in superficie. Stai ricevendo aiuto dalla forza di galleggiamento sott’acqua.
La prossima volta che sei su una barca da 321 Boat Club e ti chiedi perché sei in grado di galleggiare, basta ricordare il concetto di galleggiabilità e il principio di Archimede.