Calcolatore della spinta di Archimede
Dati di input
| Densità del fluido | 1.000 kg/m³ |
|---|---|
| Volume spostato | 1 L |
| Gravità | 9,8067 m/s² |
Calcolatore della spinta di Archimede
Calcola la spinta di Archimede su un oggetto immerso con il principio di Archimede: la spinta è pari a ρ·V·g. Inserisci la densità del fluido, il volume spostato e la gravità per ottenere la forza verso l'alto e la massa di fluido spostato.
Dati di input
Costanti
Risultati
Inserisci un valore per visualizzare i risultati.
Dettagli
Spinta di Archimede
Quando un oggetto viene posto in un fluido, il fluido lo spinge verso l'alto con una forza chiamata spinta di Archimede, o spinta idrostatica. Il principio di Archimede ne fornisce l'entità: la spinta è uguale al peso del fluido che l'oggetto sposta, , dove è la densità del fluido, è il volume spostato e è la gravità. Questa singola idea spiega perché le navi galleggiano, perché ti senti più leggero in piscina e come si solleva una mongolfiera. Si dice che Archimede l'abbia scoperto nella sua vasca, oltre duemila anni fa.
Questo calcolatore restituisce la spinta verso l'alto e la massa di fluido spostato, a partire dalla densità del fluido, dal volume spostato e dalla gravità.
Perché il fluido spostato è la chiave
Un oggetto immerso allontana un volume di fluido pari al proprio volume immerso. Quel fluido spostato avrebbe avuto un peso, e il fluido circostante spinge verso l'alto con esattamente quella forza-peso. Nulla del materiale dell'oggetto stesso entra nella formula della spinta — conta solo quanto fluido esso allontana. Un pallone da spiaggia e una palla di cannone delle stesse dimensioni subiscono la stessa spinta sott'acqua; si comportano in modo così diverso solo perché i loro pesi differiscono moltissimo.
Formula
| Grandezza | Simbolo | Significato |
|---|---|---|
| Spinta di Archimede | Forza verso l'alto, | |
| Densità del fluido | Densità del fluido circostante | |
| Volume spostato | Volume di fluido spostato (volume immerso) | |
| Gravità | Accelerazione gravitazionale |
Il prodotto è la massa del fluido spostato, quindi la spinta di Archimede è semplicemente quella massa per — il peso del fluido spostato, esattamente come affermò Archimede.
Esempio svolto
Un contenitore sigillato con un volume di 1 litro (0,001 m³) è tenuto completamente sotto l'acqua dolce (densità 1000 kg/m³). La spinta di Archimede è:
Fb=ρVg=1000×0.001×9.80665=9.81 NIl contenitore sposta kg d'acqua, il cui peso è 9,81 N — uguale alla spinta. Se il contenitore con il suo contenuto pesa meno di 9,81 N risalirà in superficie; se pesa di più, affonderà.
Galleggiare o affondare
Il fatto che un oggetto galleggi si riduce a un confronto tra densità. Se la densità media dell'oggetto è minore di quella del fluido, la spinta a piena immersione è maggiore del suo peso, quindi risale finché galleggia parzialmente fuori dall'acqua, spostando solo il fluido sufficiente a eguagliare il proprio peso. Se la sua densità media è maggiore, affonda. Una nave d'acciaio galleggia perché la forma del suo scafo racchiude un grande volume d'aria, abbassando la densità media dell'intera imbarcazione sotto quella dell'acqua — anche se l'acciaio stesso è quasi otto volte più denso dell'acqua.
Limiti
Questo calcolatore presuppone un singolo fluido uniforme in quiete e un volume spostato noto. Per un oggetto parzialmente galleggiante devi inserire solo il volume immerso, non l'intero oggetto. Il modello ignora la tensione superficiale, che conta per oggetti molto piccoli, e presuppone che la densità del fluido sia costante — un'ipotesi ragionevole per i liquidi ma solo un'approssimazione in profondità nell'atmosfera o nell'oceano, dove la densità aumenta con la profondità.
Domande frequenti (FAQ)
Qual è la formula della spinta di Archimede?
La spinta di Archimede è il peso del fluido spostato: ρ·V·g, dove ρ è la densità del fluido, V è il volume di fluido spostato (il volume immerso dell'oggetto) e g è l'accelerazione gravitazionale. Il prodotto ρ·V è la massa del fluido spostato, quindi la spinta di Archimede è semplicemente il peso del fluido che l'oggetto allontana.
Cos'è il principio di Archimede?
Il principio di Archimede afferma che la spinta verso l'alto su un corpo immerso in un fluido è uguale al peso del fluido che il corpo sposta. Vale sia che l'oggetto sia completamente sia che sia parzialmente immerso. Un oggetto galleggiante sposta esattamente il proprio peso di fluido; un oggetto completamente immerso sposta il proprio volume, e il fatto che poi salga o affondi dipende da come quel peso spostato si confronta con il proprio.
Un oggetto galleggerà o affonderà?
Confronta la densità media dell'oggetto con quella del fluido. Se l'oggetto è meno denso del fluido, la spinta a piena immersione supera il suo peso e galleggia, assestandosi in modo da spostare esattamente il proprio peso. Se è più denso, vince il suo peso e affonda. È per questo che una nave d'acciaio galleggia — il suo scafo racchiude abbastanza aria da rendere la densità media dell'intera imbarcazione inferiore a quella dell'acqua.
Quale densità devo usare per i fluidi comuni?
L'acqua dolce è 1000 kg/m³ (1 g/cm³) per definizione a 4 °C. L'acqua di mare è più densa, circa 1025 kg/m³, motivo per cui galleggi un po' più in alto in mare. Altri valori comuni: aria ≈ 1,2 kg/m³, olio vegetale ≈ 920, etanolo ≈ 789, mercurio ≈ 13 600 e glicerina ≈ 1260. Usa la densità del fluido che circonda l'oggetto.