AFFONDA O GALLEGGIA? Relazione del laboratorio di fisica a.a 2014/2015 Gruppo: Basciu Marta, Murtas Michele, Picchedda Laura, Pistis Antonella, Sanna Debora, Testa Laura
TEORIA La legge di Archimede afferma che: Un corpo immerso in un fluido riceve una spinta verticale dal basso verso l alto pari al peso del fluido spostato
TEORIA 2 Dove: Dal punto di vista matematico la forza di Archimede è definita come Fa=df g V Fa: è Forza di Archimede df: è la densità del fluido g: è accelerazione di gravità V: è il volume del corpo immerso nel fluido
IPOTESI DI PARTENZA -La densità di un corpo, rispetto al fluido in cui è immerso, determina il suo galleggiamento nel fluido stesso -Nel caso di un fluido come l acqua, la cui densità è : 1 g/cm³ -se il corpo ha una densità maggiore di 1 affonda -se il corpo ha una densità minore di 1 galleggia
PRIMO ESPERIMENTO Strumenti utilizzati: - Palline di plexiglass di diverse dimensioni apribili - Biglie di diversa massa - Pallina di piombo - Bilancia digitale - Becker graduato - Bacinella con dell acqua
SVOLGIMENTO DELL ESPERIMENTO 1A Dopo aver aperto la sfera di plexiglass più piccola, sono stati inseriti al suo interno delle biglie e una pallina di piombo. La sfera riempita e richiusa è stata posta nella bacinella ed è affondata dentro l acqua. La sfera grande non è stata riempita di alcun materiale Una volta posta dentro la bacinella, è rimasta a galla sull acqua.
SVOLGIMENTO DELL ESPERIMENTO 1B La sfera piccola, riempita, è stata inserita dentro la sfera grande. La sfera grande con all interno la sfera piccola, una volta dentro la bacinella, è rimasta a galla sull acqua.
OSSERVAZIONE Da quanto osservato possiamo dire che: -La sfera piccola è affondata -La sfera grande è rimasta a galla
VERIFICA NUMERICA Per verificare numericamente quanto visto, abbiamo misurato delle palline: - la massa - il volume
DEFINIZIONI Massa La massa di un corpo è la quantità di materia che esso contiene, è una caratteristica intrinseca della materia, rimane sempre la stessa Si misura in Kg o g Volume Il volume è lo spazio occupato da un corpo Si misura in m³ o cm³
DENSITÀ Il rapporto tra la massa e il volume, ci dà la densità. Per densità si intende quanta materia(massa) c è in un certo spazio(volume) La densità è una grandezza disomogenea e indica quale sarebbe la massa se il volume fosse unitario.
MISURE Misura della massa Per misurare la massa delle sfere, abbiamo utilizzato una bilancia digitale, avente: - una portata di 1000 g - una sensibilità di 1 g Misura del volume Per misurare il volume delle sfere, abbiamo utilizzato un becker graduato avente: - una portata di 1300 ml - una sensibilità di 100 ml
SENSIBILITÀ E PORTATA Sensibilità di uno strumento: è il più piccolo valore della grandezza che lo strumento può misurare Portata di uno strumento: è il più grande valore che lo strumento può misurare
MISURAZIONE DELLA MASSA La misurazione della massa è stata semplice. E stata posta sopra la bilancia digitale prima la pallina piccola riempita e sul display della bilancia è stata letta la sua massa, m₁=116 g Tolta la pallina appena pesata, è stata posta sulla bilancia la pallina grande contenente al suo interno la pallina piccola riempita, anche in questo caso è stata letta la sua massa, m₂= 167 g
MISURAZIONE DEL VOLUME La misurazione del volume è stata un po più complicata. Il volume infatti si misura indirettamente attraverso la variazione di una lunghezza. Dopo aver riempito il becker con dell acqua, è stato segnato il livello raggiunto dal liquido V=720 cm³
MISURAZIONE DEL VOLUME -E stata immersa la sfera piccola riempita all interno del liquido ed è stata osservata la variazione del volume dell acqua. - Si è visto che il volume è passato da: 720 cm³ a 800 cm³ Pertanto il volume della pallina piccola è di: Vfin-Vini= 800-720=80cm³ V₁=80 cm³ -Una volta tolta la sfera piccola dal liquido, è stata immersa la sfera grande con all interno la sfera piccola riempita, facendo attenzione che fosse immersa completamente solo e soltanto la sfera e non parti delle dita servite a spingerla sott acqua. -Si è visto che il volume è passato da: 720 cm³ a 1280 cm³ Pertanto il volume della pallina grande con all interno la pallina piccola riempita è di Vfin-Viniz= 1280-720= 560 cm³ V₂= 560 cm³
CALCOLO DENSITÀ Sapendo che la densità è il rapporto tra la massa e il volume abbiamo trovato che: -la densità della sfera piccola riempita è: m₁ = 116 g V₁=80 cm³ - la densità della sfera grande con all interno la sfera piccola riempita è: m₂= 167g V₂= 560 cm³
VERIFICA NUMERICA DELLA DENSITÀ Dopo avere effettuato i vari calcoli, abbiamo verificato che: La densità della sfera piccola è maggiore di uno La densità della sfera grande è minore di uno d₁=1,45 g/cm³ d₁ >1 d₂= 0,298 g/cm³ d₂<1 La sfera piccola affonda La sfera grande galleggia
ERRORE ASSOLUTO E RELATIVO L'errore assoluto rappresenta l'imperfezione strumentale con cui viene effettuata la misura. È definito come la differenza tra il valore misurato e il valore esatto. L'errore relativo è il rapporto tra l'errore assoluto e il valore medio, comunemente anche chiamata media aritmetica e ciò permette di stabilire la precisione di una misura. Intanto il valore medio si calcola sommando tutte le misure e successivamente dividendo la somma per il numero delle misure
CALCOLO ERRORI Il valore della densità sarà: 0,298 g/ cm 3 ± 0,055, quindi oscillerà da 0,243 a 0,353.
CONCLUSIONI Le ipotesi di partenza sono state corroborate. Il corpo con densità maggiore della densità del fluido in cui è immerso affonda Il corpo con densità minore del fluido in cui è immerso galleggia
ESPERIMENTO 2A Terminato il primo esperimento ne abbiamo eseguito un altro introducendo una variazione: il sale nell acqua Inoltre non tutti gli strumenti del primo esperimento sono stati utilizzati
ESPERIMENTO 2B Strumenti utilizzati: - Sfera di plexiglass piccola usata in precedenza - Becker graduato - Acqua - Sale
IPOTESI DI PARTENZA Aggiungendo del sale a dell acqua, la densità dell acqua aumenta. Il liquido costituito dall acqua e sale esercita una spinta maggiore sulla pallina piccola riempita rispetto alla sola acqua. La densità dell acqua è 1 La densità del liquido acqua-sale è maggiore di 1
SVOLGIMENTO Abbiamo riempito il becker graduato con dell acqua Abbiamo immerso la sfera piccola, riempita, nell acqua all interno del becker. La sfera è affondata. Abbiamo osservato a quale tacca del becker arrivava la parte più alta della sfera
AGGIUNTA DEL SALE Abbiamo aggiunto del sale e abbiamo mescolato il tutto Abbiamo constatato che la pallina è salita di un po verso l alto
CONCLUSIONI Anche in questo secondo esperimento le ipotesi sono state corroborate. La spinta esercitata dal liquido acqua-sale è risultata maggiore rispetto alla spinta esercitata dalla sola acqua sulla sfera. A parità di densità della sfera, nei due esperimenti, la densità dell acqua è aumentata con l aggiunta del sale. d₁= 1,45 g/cm³ d.liq >1 Maggiore densità ha il liquido spostato, maggiore sarà la spinta di Archimede!
W ARCHIMEDE FINE