Oggetti che affondano: peso contro spinta massima
1 · Prevedi
Un peso metallico è gettato in acqua e si ferma sul fondo, del tutto sommerso. Una volta sommerso, appesantirlo cambia il grado di immersione?
- Un peso maggiore si immerge ancora di più (oltre 100%).
- È già del tutto sommerso (100%): più massa non può immergerlo oltre.
- Un peso maggiore si immerge meno perché scende più in fretta.
2 · Configurazione
- Apri il preset Affonda o galleggia e premi Reimposta. Il peso scende nell'acqua e si ferma sul fondo della vasca.
- Attiva la sonda di frazione sommersa sul peso.
- Imposta la massa del peso per ogni prova, lasciala assestare e registrane la frazione sommersa.
3 · Raccogli dati
| Massa del peso m (kg) | Peso mg (N) | Frazione sommersa |
|---|---|---|
| 3.00 | ||
| 4.00 | ||
| 5.00 |
Traccia la frazione sommersa (asse y) contro il peso (asse x) per le tre prove.
4 · Analizza
- Calcola il volume pieno del peso dal raggio (0.4 m) e la spinta massima possibile ρ·g·V_full con densità dell'acqua 1000 kg/m³. Confrontala col peso di ogni prova.
- Spiega perché la frazione sommersa resta al limite di 1.0 (100%) quando il peso supera la spinta massima, per quanto più pesante diventi il corpo.
5 · Estendi
- La spinta massima di questo peso è circa 24.6 N: qualunque massa sotto circa 2.5 kg galleggerebbe. Confronta con l'esperimento di galleggiamento: cosa decide se un oggetto galleggia o affonda?
- L'acqua di mare è più densa della dolce. Un peso del tutto sommerso in acqua dolce sarà necessariamente sommerso anche in quella salata? Spiega con la formula della spinta.
La fisica dietro questo esperimento
Principio di Archimede (al massimo)
La spinta massima che un oggetto può mai ricevere è ρ·g·V_full: il peso del fluido che dislocherebbe se interamente sommerso. Quando il peso dell'oggetto supera questo tetto, affonda e resta sommerso; altra massa non può immergerlo oltre perché disloca già tutto il suo volume.