Nick Mars in cucina
Seconda parte
Nick è in cucina e sta preparando una torta di mele, il suo amico Paul, pulcino molto intelligente e preparato, vuole fare con lui qualche esperimento:
«Aspetta, Nick, lasciami un uovo della tua torta, voglio farti vedere una cosa.
Se immergo un uovo nell’acqua, cosa succede?» Paul vuole coinvolgere Nick nei suoi esperimenti.
«Immagino che vada a fondo» Nick non è uno sprovveduto.
«Bravo! Ma se all’acqua aggiungo molto sale e poi immergo di nuovo l’uovo, cosa accadrà?»
«Non ne ho idea! Dimmelo tu!» Nick è curioso di sapere la risposta.
«Ok, allora senti se ti è chiaro questo ragionamento: un uovo in acqua naturale affonda. Vuol dire che l’uovo ha una densità maggiore di quella dell’acqua.
L’uovo in acqua salata galleggia, perché mettendo sale nell’acqua ne ho aumentato la sua densità , così l’uovo risulta con una densità minore di quella dell’acqua salata e galleggia.»
« Ecco perché è più facile nuotare in mare piuttosto che in piscina. L’acqua di mare è … salata!» Nick è proprio contento della sua osservazione.
«Verissimo ! E se poi aggiungo acqua all’acqua salata l’uovo scende fino a restare in sospensione : aggiungendo acqua diminuisce la densità fino a quando le densità dell’acqua e dell’uovo sono uguali e quindi l’uovo resta in sospensione.
In acqua naturale l’uovo affonda ( a sinistra),
in acqua salata galleggia(al centro),
aggiungendo acqua naturale resta in sospensione(a destra)
La spiegazione di questo esperimento risale ad Archimede, uno scienziato greco vissuto in Sicilia circa 300 anni prima di Gesù. Archimede scoprì che un oggetto immerso in un liquido riceve una spinta dal basso verso l’alto pari al peso del liquido spostato.
Attenzione Nick, non pari al peso dell’oggetto ma al peso del liquido spostato!
Quindi più pesa il liquido( maggiore è la densità del liquido) maggiore è la spinta, ecco perché se aggiungiamo all'acqua una sostanza più pesante (come il sale ) l'acqua si “appesantisce” (aumenta la sua densità), di conseguenza la spinta aumenta e l’uovo galleggia.Tutto chiaro Nick?»
«Certo tutto dipende dalla densità degli oggetti e del liquido! E tutto grazie ad … Archimede!»
La leggenda vuole che Archimede abbia capito questa legge fisica mentre s'immergeva nella vasca da bagno piena fino all’orlo osservando l’acqua fuoriuscire dalla vasca ed è uscito
fuori dalla vasca gridando eureka, che in greco significa
"Ho trovato!"
Fu quindi sufficiente ad Archimede utilizzare una bilancia ed appendere la corona ad un braccio, e all'altro braccio un lingotto di oro puro con peso pari a quello della corona. La bilancia era ovviamente in equilibrio. I due oggetti vennero allora immersi in acqua e la corona avendo una densità minore dell’oro , affonda di meno dell’oro , a dimostrazione che non era tutta d’oro, ma costruita anche con altri metalli di densità minore di quella dell’oro
«Vogliamo misurare la spinta di Archimede?» Paul propone a Nick
un esperimento .
«Certo, mi piacciono gli esperimenti!» Nick si diverte molto.
«Ok, allora costruiamo una bilancia a due braccia con una gruccia per abiti, attacchiamo ad un braccio un blocchetto di plastilina, avvolgiamo un filo di rame per appesantire la plastilina, attacchiamo all’altro braccio tanti pesetti (i pedoni degli scacchi vanno benissimo) per ottenere l’equilibrio .
I pesetti sono 10. Quindi il peso è 10, usando un pesetto come unità di misura
Immergiamo il braccio con la plastilina in un bicchiere colmo d’acqua, l’oggetto immerso riceve una spinta dal basso verso l’alto pari al peso del liquido spostato, infatti la bilancia pende verso i 10 pesetti.
Togliendo 8 pesetti, riottengo l’equilibrio.
Se c’è equilibrio vuol dire che la spinta è data dalla forza peso degli 8 pesetti
In acqua il peso apparente della plastilina è 2 pesetti!»
«Caspita! Perciò è così bello nuotare, sembra di essere leggeri leggeri!
È la spinta di Archimede! Quante cose ho imparato oggi!» Nick è entusiasta.
«Guarda che la spinta di Archimede vale per ogni fluido anche per l’aria: facciamo insieme questo esperimento.
Usa la bilancia a due bracci come prima, ma questa volta metti due palloncini sgonfi sui due bracci, ovviamente stanno in equilibrio, poi stacca un palloncino ,gonfialo e riaggancialo al braccio, cosa vedi?»
Non c’è più equilibrio! La spinta dell’aria sul palloncino gonfio (aumentato di volume) è maggiore di quella sul palloncino sgonfio,
anche se la differenza è piccola , nella foto si vede se guardi con attenzione.
«E ora vuoi misurare il volume degli oggetti senza geometria?» Paul vuole stupire Nick ancora una volta.
«Dai, vediamo come fai!» Nick è sempre curioso.
«Allora prendiamo un contenitore graduato, quello che la tua mamma usa per preparare le dosi per le torte.
Riempiamolo di 300 ml di acqua.
Ora immergiamo un limone, il livello sale a 420 ml, quindi il volume del limone è
420 ml -300ml = 120 ml volume del limone
Puoi ripetere l’esperimento con un qualunque oggetto e otterrai il volume degli oggetti, con una semplice sottrazione!»
«Benissimo, ora posso calcolare il volume di un qualunque oggetto!
Fantastico! Ma vogliamo giocare ancora con l’acqua?»
A tutti i bambini piace giocare con l’acqua.
«Ma certo prova a fare questo: in una bacinella piena d’acqua immergi un tappo di sughero, un cucchiaino di acciaio, un cubo di plastica cavo, cosa noti?»
«Tutti galleggiano tranne il cucchiaino che è d’acciaio . Hanno tutti densità minore dell’acqua tranne il cucchiaino.»
«Bravo!», Paul è fiero di Nick e continua, «Posso modificare il galleggiamento del cubo facendo entrare acqua nel cubo fino all’orlo, così modifico il galleggiamento, è quello che si fa nei sommergibili.»
«Caspita! Questo sì che mi piace!
Ora posso aggiungere filo di rame intorno al tappo di sughero e farlo restare in sospensione o affondare a seconda di quanto filo uso.
Così come posso far galleggiare il cucchiaino aggiungendo due sugheri all’estremità del cucchiaino, sono bravo?
La spinta di Archimede nei due sugheri è più o meno la stessa, mentre la forza peso è maggiore nel sughero con il filo di rame, quindi questo affonda e l’altro no.
Il cucchiaino affonda, ma se aumento il suo volume con due
sugheri ottengo una spinta maggiore fino al galleggiamento.
Ormai Archimede non ha segreti per me!» Nick si sente un esperto in materia!
«Attenzione Nick , guarda che Archimede ha studiato tante altre cose, tutte molto importanti, ma per oggi basta così, guarda che la tua mamma ha finito di preparare la torta el’ha messa nel forno: ormai sarà cotta. Buon appetito!»