La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE Specializzandi SICSI: G. Maurelli, S. Miranda, M. Petrillo Scuola Interuniversitaria Campana di Specializzazione.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE Specializzandi SICSI: G. Maurelli, S. Miranda, M. Petrillo Scuola Interuniversitaria Campana di Specializzazione."— Transcript della presentazione:

1

2 IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE Specializzandi SICSI: G. Maurelli, S. Miranda, M. Petrillo Scuola Interuniversitaria Campana di Specializzazione allInsegnamento Indirizzo FIM – classe A038 – V ciclo Corso di Tecnologie didattiche e Laboratorio di Tecnologie didattiche - LEZIONE 1 -

3 Il personaggio dei fumetti Archimede Pitagorico, il geniale inventore amico di Paperino, deve il suo nome alla fama di uno scienziato realmente esistito, Archimede, grande matematico, fisico e inventore vissuto circa anni fa. Fu lui a scoprire, tra tante altre cose, come fanno i corpi a galleggiare in acqua (il famoso principio di Archimede), e fu lui a inventare la catapulta. Forse la più famosa delle storie su Archimede riguarda la scoperta della legge dellidrostatica. Stando alla leggenda, egli notò che, entrando nella vasca da bagno, lacqua spostata dal suo corpo traboccava. Archimede comprese immediatamente che la quantità di acqua che usciva dalla vasca era pari al volume del corpo immerso. Sviluppò questa intuizione nella legge conosciuta come principio di Archimede. ARCHIMEDE ARCHIMEDE 1/10 Tale principio fisico, di cui nelle diapositive seguenti troveremo richiamate solo alcune delle sue principali conseguenze, ha vastissimo interesse nella vita di tutti i giorni con riferimento a tutte le sostanze fluide (liquidi e gas).

4 ARCHIMEDE ARCHIMEDE - E se lo stesso pallone lo riempiamo di acqua? In questo caso esso non galleggia più e si porta in sospensione cosicchè riusciamo facilmente a portarlo sul fondo ma il problema diviene tirarlo fuori dallacqua dato che ci apparirà molto più pesante di prima. … nei GAS … nei GAS Ad esempio ti sei mai chiesto... - Hai mai provato ad affondare un pallone in acqua? Mentre in aria esso tende a portarsi verso il basso, in acqua salta immediatamente verso la superficie fino a portarsi a galla. - Perchè i palloncini gonfiabili volano? Che cosa li spinge verso lalto? Finché sono pieni di elio essi tendono a sfuggirci, ma man mano che si sgonfiano la loro forza va decrescendo, fino a non essere più in grado di sollevarsi da terra. 2/10

5 ARCHIMEDE ARCHIMEDE - E come funziona un camino? GAS GAS Allo stesso modo ti sei mai chiesto... - Perché i fumi caldi tendono a salire, mentre laria fredda tende a scendere? - Perché le fiamme vanno sempre verso lalto? Laria ed i fumi caldi, proprio per la loro maggiore temperatura, hanno una densità minore e quindi un minor peso. Il principio fisico per cui essi tendono a salire è esattamente lo stesso che spinge il pallone fuori dallacqua e che, analogamente, fa innalzare in cielo un palloncino pieno di elio. Su questo stesso principio fisico si basa anche il funzionamento delle mongolfiere. 3/10

6 ARCHIMEDE ARCHIMEDE - Secondo te, perché per funzionare devono essere così grandi? GAS GAS - Perché per funzionare ha bisogno del fuoco? La mongolfiera è come una grande bolla di aria calda che proprio per la sua minore densità rispetto allaria circostante tende a portarsi in alto facendo posto allaria più fredda e pesante. La fiamma prodotta dai bruciatori situati sopra la gondola serve proprio a riscaldare laria contenuta nel grande telo. Quando il pilota decide di scendere di quota, riduce la fiamma facendo raffreddare laria. Se ti è mai capitato di vedere da vicino una mongolfiera avrai senzaltro notato le sue grandi dimensioni. Laria calda contenuta al suo interno, riscaldata dai bruciatori, presenta un peso specifico minore di quello della aria esterna. Questa differenza di peso specifico, moltiplicata per il volume daria calda, ci dà proprio la spinta verso lalto cui la mongolfiera è soggetta. - Cosa spinge verso lalto una mongolfiera? - E la forma secondo te influisce? 4/10

7 ARCHIMEDE ARCHIMEDE Se in un recipiente mettiamo liquidi a diversa densità cosa succede? Supponiamo ad esempio di utilizzare: miele, acqua, olio ed alcool. I quattro liquidi disposti in un beker non si mescolano ma formano quattro strati separati. I liquidi più densi si dispongono più in basso di quelli meno densi anche se ad esempio la quantità del liquido disposto superiormente è maggiore di quello disposto inferiormente. Sul fondo si disporranno i liquidi più densi che spingono verso lalto quelli a minore densità, cosicché procedendo dal basso verso lalto, nel recipiente i quattro liquidi si disporranno secondo il seguente ordine: miele, acqua, olio ed alcool. Proviamo ora ad immergere nel baker diversi oggetti aventi diverse forme, materiali e peso. Immergiamo ad esempio, lasciandoli cadere uno alla volta, un sughero, un portacandela, un pezzo di cera ed una biglia di vetro. Noteremo che: Il sughero galleggia sull'alcool La cera sull'olio Il porta candela sull'acqua La plastilina sul miele La biglia di vetro affonda … nei LIQUIDI … nei LIQUIDI 5/10

8 ARCHIMEDE ARCHIMEDE Lo stesso fenomeno fisico visto nelle precedenti diapositive a proposito di diversi liquidi, e di diversi gas, si verifica anche tra liquidi e solidi. Hai mai notato che un corpo immerso in acqua appare più leggero? Immersi in acqua, alcuni corpi addirittura galleggiano mentre altri, pur risultando alleggeriti affondano? Nellultima figura della diapositiva precedente abbiamo visto come uno stesso oggetto può galleggiare rispetto ad alcuni liquidi ed affondare rispetto ad altri. Quindi è chiaro che il comportamento delloggetto dipende sia dalle sue proprietà che da quelle del fluido in cui è immerso. Ai fini del fenomeno che stiamo illustrando, non esiste alcuna differenza di comportamento tra liquidi e gas. Il fenomeno è sempre lo stesso, ma nei liquidi risulta più evidente a causa della maggiore densità dei liquidi rispetto ai gas. LIQUIDI LIQUIDI Il galleggiamento dei corpi Perché certi corpi galleggiano e altri no? Dipende dalla loro densità: galleggiano solo i corpi che hanno una densità minore di quella dell'acqua. Così, tra un blocchetto di alluminio e un blocchetto di legno di uguali dimensioni, quello di alluminio va a fondo, perché il metallo è più denso dell'acqua, mentre quello di legno galleggia, perché è meno denso dell'acqua. 6/10

9 ARCHIMEDE ARCHIMEDE Galileo Galilei, oltre ai molti altri meriti a lui attribuiti, è anche linventore della bilancia idrostatica, grazie alla quale è possibile misurare la densità di un corpo relativa a quella dellacqua. Ma il principio alla base di tale strumento è indiscutibilmente di paternità di Archimede. Infatti una leggenda racconta che il re di Siracusa aveva affidato ad Archimede lincarico di scoprire se il suo orefice lavesse imbrogliato inserendo nella sua corona doro delle tracce di altri metalli meno preziosi. Confrontando la densità delloro con quella della corona Archimede riuscì a smascherare il truffatore. LA BILANCIA IDROSTATICA: La pesatura nella bilancia idrostatica si divide in due momenti: per prima cosa si deve pesare loggetto in aria, mezzo in cui la spinta idrostatica è trascurabile; una volta bilanciati i bracci si immerge il corpo nellacqua e si ripete la misurazione; la differenza di peso equivale alla spinta idrostatica. Comparando le due misure si ricava subito la densità relativa del corpo pesato. LIQUIDI LIQUIDI 7/10

10 ARCHIMEDE ARCHIMEDE Che tipo di interazione si stabilisce tra un corpo ed un fluido in cui esso è immerso? La densità del ghiaccio Gli iceberg sono giganteschi blocchi di ghiaccio che galleggiano nell'acqua. Se il ghiaccio fosse più denso dell'acqua, ciò non sarebbe possibile. LIQUIDI LIQUIDI Perché un corpo immerso in acqua risulta più leggero? Perché alcuni corpi in acqua galleggiano mentre altri affondano? La spinta di Archimede Archimede notò che ogni corpo immerso in un liquido risultava più leggero come se il liquido lo spingesse verso lalto. Tale spinta esiste in tutti i fluidi sia liquidi che solidi ed è detta Spinta di Archimede. Quantitativamente la spinta di A. agenter su un dato corpo è una forza diretta verso lalto e di intensità pari al peso del volume di fluido spostato da un corpo 8/10

11 ARCHIMEDE ARCHIMEDE Sapresti spiegarti il funzionamento del termometro di Torricelli? Si tratta di un termometro che sfrutta le proprietà di galleggiamento dei fluidi. Ovviamente non è molto preciso, ma è uninteressante applicazione del principio di galleggiamento. Esso sfrutta la variazione di densità dei fluidi in conseguenza alla variazione di temperatura. Immergendo in una ampolla piena dacqua ad una certa temperatura diversi corpi ciascuno con diversa massa e volume opportunamente scelti, si nota che alcuni di essi si portano in superficie, altri restano in sospensione, altri ancora affondano. Una volta tarato il sistema, dal galleggiamento dei corpi si può risalire con buona approssimazione alla temperatura del liquido. Quando varia la temperatura del liquido, la sua variazione di densità produce una nuova configurazione dei corpi contenuti al suo interno. IL TERMOMETRO DI TORRICELLI IL TERMOMETRO DI TORRICELLI 9/10

12 ARCHIMEDE ARCHIMEDE IL TERMOMETRO DI TORRICELLI IL TERMOMETRO DI TORRICELLI ESECUZIONE: Si pratichi un forellino su ciascuna pallina, grande abbastanza da permettere di introdurre al loro interno della sabbia della sabbia. Si riempia il recipiente di acqua e si misuri la temperatura con un termometro ausiliario, dopo che lacqua ha raggiunto lequilibrio con lambiente. Si introduca della sabbia in uno dei galleggianti, lo si tappi e lo si immerga nellacqua, ripetendo loperazione più volte finché inizia ad affondare. A questo punto si segni sulla pallina con un pennarello indelebile la temperatura corrispondente. Ora riscaldata lacqua di un grado, si ripeta loperazione con unaltra pallina. MATERIALE: - Recipiente trasparente; - Palline da ping-pong; - Tappini di gomma - Sabbia fine RISULTATO: Lacqua quando si riscalda diminuisce di densità, riducendo così la spinta di Archimede. Quindi più alta è la temperatura, più elementi affonderanno. Per leggere la temperatura basterà aggiungere alla temperatura iniziale con cui si è tarato lo strumento il numero di palline che stanno sul fondo, oppure leggere il numero più alto scritto su di queste. 10/10 COSTRUZIONE DEL TERMOMETRO DI TORRICELLI


Scaricare ppt "IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE Specializzandi SICSI: G. Maurelli, S. Miranda, M. Petrillo Scuola Interuniversitaria Campana di Specializzazione."

Presentazioni simili


Annunci Google