Boe, palloni e navi sono esempi familiari di oggetti che galleggiano. Il fenomeno della flottazione, tuttavia, non è comunemente compreso. La flottazione è stata inizialmente spiegata dal matematico greco classico Archimede, che ha formulato il famoso principio che porta il suo nome. Il principio di Archimede afferma che un oggetto completamente o parzialmente immerso in un fluido (un liquido o un gas) viene agito da una forza ascendente, o galleggiante, pari al peso del fluido spostato. La forza di galleggiamento deriva da una differenza di densità tra un fluido e un oggetto immerso nel fluido.
Immagina una boa di sughero galleggiante sull'acqua. Supponiamo che la boa abbia un volume di 2 piedi cubi (cubi ft) e una densità di 15 libbre per metro cubo. Calcola il peso della boa come segue: 2 piedi cubi x 15 libbre /piedi cubi = 30 libbre.
Calcola il peso dell'acqua che ha un volume uguale a quello della boa, usando 62,4 libbre /ft-cubato come la densità dell'acqua, come segue: 2 piedi cubi x 62,4 libbre /piedi cubi = 124,8 libbre /piedi cubi.
Si noti che la boa, se tenuta sott'acqua, sposta 124,8 libbre d'acqua. Secondo il principio di Archimede, la forza di galleggiamento che agisce sul tappo è di 124,8 libbre, che è maggiore del peso del tappo. Quindi, se il tappo viene rilasciato, la forza galleggiante lo spinge verso la superficie, dove rimane parzialmente immerso.
Calcola il volume di acqua spostato dalla boa galleggiante, come segue: 30 libbre di acqua /[62,4 libbre /ft-cubed] = 0.481 ft-cubed.
Calcola la quantità di volume della boa rimanente sopra la superficie dell'acqua, come segue: 2 - 0.481 = 1.519 ft cubetti. La percentuale del volume della boa sopra l'acqua è quindi: [1.519 /2] x 100 = 76 percento.
Suggerimento
La densità dell'acqua è di 62.40 libbre /piedi cubi a 26 gradi Fahrenheit , la temperatura dell'acqua fredda del mare. La densità dell'acqua, come quella di qualsiasi fluido, diminuisce all'aumentare della temperatura. Ad esempio, la densità dell'acqua è di 62.30 libbre /piedi cubi a 70 gradi Fahrenheit. Le misurazioni più accurate riguardanti la densità si ottengono utilizzando valori a temperature specifiche.
