Montagne alla deriva

Montagne alla deriva

Dai, tutti insieme: «Un corpo immerso in un fluido riceve una spinta dal basso verso l’alto pari…». Sono pronto a scommettere che avete terminato la frase, mentalmente, ancor prima che vi accorgeste che non l’avevo conclusa. Tutti ricordano a memoria l’enunciato della “spinta di Archimede”. E che le cose stiano così lo abbiamo provato, nella nostra vita, più e più volte: spingendo con forza un pallone sott’acqua per vederlo poi schizzare in aria dopo averlo lasciato; galleggiando a pancia in su, in piscina, a pieni polmoni, per poi svuotarli lentamente e lasciarsi affondare; osservando le mongolfiere sollevarsi in cielo solo dopo essere state adeguatamente riempite di aria calda; usando un salvagente a forma di anatra; attraversando uno stretto su di una barca di pesante ferro che mai, avremmo pensato, avrebbe potuto galleggiare. Men che meno a pieno carico.

La domanda interessante, però, non è tanto “cosa?”, quanto piuttosto “perché?”.

Immaginate un grande contenitore con dentro dell’acqua ferma, in equilibrio. Ogni volumetto del fluido, essendo fermo, sarà soggetto a una somma di forze nulla. Se così non fosse, si muoverebbe e l’acqua non sarebbe in quiete… La pressione interna sarà quindi tale da “spingere” quel volumetto tanto a destra quanto a sinistra. Ma visto che ogni parte dell’acqua è attratta verso il basso dalla forza-peso, la pressione sarà anche responsabile dell’esatto bilanciamento di quella spinta. Ora, la pressione dell’acqua dipende solo dall’acqua stessa (da che altro, se no?) ed è funzione, a livello microscopico, del moto caotico delle molecole del fluido. Il fantomatico volumetto d’acqua sarà quindi tenuto in sospensione grazie all’acqua che lo circonda, che ne sorreggerà esattamente il peso e nulla più. E se quel volumetto noi lo sostituissimo con qualcos’altro? Con del legno, per esempio! O con del ferro! Cosa succederebbe?

All’acqua che lo circonda nulla, e quindi la spinta che il volumetto riceverà sarà sempre uguale (e opposta!) al peso dell’acqua di cui ha preso il posto Perciò, se l’oggetto sommerso è più pesante di un equivalente volume d’acqua andrà a fondo, in caso contrario galleggerà! Ecco spiegati tutti i fenomeni elencati poc’anzi!
Le imbarcazioni funzionano così: sono tali, per non affondare, da spostare abbastanza acqua sino a bilanciare il proprio peso e per non ribaltarsi devono far sì che il baricentro dell’acqua spostata sia sempre sopra al loro baricentro (si veda Un discorso “equilibrato”)!
Altro interessante riflesso di questo fenomeno sono gli iceberg: l’acqua, quando congela, tende ad aumentare il suo volume, diventando quindi “più leggera” (o più precisamente, meno densa). In altre parole, il ghiaccio occupa un “volumetto” più grande di quello che occupava l’acqua. Ecco perché gli iceberg galleggiano, ma dato che il peso specifico dell’acqua e quello del ghiaccio sono molto simili, la parte che emerge dal pelo dell’acqua risulta essere circa il 10% dell’intero volume: sono vere e proprie “montagne alla deriva”!

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Il presente articolo è stato pubblicato sulla rubrica “Fisica? Un gioco.” – Sapere, febbraio 2019 – ed. Dedalo.