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

 Dal punto di vista matematico la forza di Archimede è definita come

Fa=df•g•V Dove: 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                                                            d₂=  0,298  g/cm³                                          d₁  >1                                                                                          d₂<1   La sfera La sfera piccola grande affonda 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/ cm3 ± 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