2.

Perché i corpi galleggiano

La spinta idrostatica, ossia la forza che agisce sul corpo dal basso verso l'alto, è diretta in verso opposto rispetto alla forza peso, e quindi riduce l'effetto di quest'ultima. Come conseguenza di ciò, il peso di un corpo immerso nell'acqua, o in generale in un fluido, appare inferiore a quello dello stesso corpo nell'aria. Ad esempio, se si immerge in acqua un cubo di metallo di volume pari a 100 cm³ – cui corrisponde un volume di liquido del peso di circa 1 N – il peso in acqua del cubo risulterà ridotto rispetto al suo peso in aria di una quantità pari circa a 1 N.

Dal principio di Archimede si può dedurre che un corpo galleggia in un liquido solo se ha densità media minore di quella del liquido stesso. L'acqua, ad esempio, ha una densità di circa 1 g/cm³; un corpo di densità inferiore a questo valore, immerso totalmente in acqua, risente di una forza idrostatica maggiore del proprio peso e subisce pertanto una spinta totale diretta verso la superficie del liquido. L'equilibrio viene raggiunto quando il peso della porzione di acqua spostata dalla porzione di corpo immersa eguaglia esattamente il peso dell'intero corpo. Così, quando un pezzo di legno con densità pari a sei decimi di quella dell'acqua galleggia, significa che sono immersi sei decimi del suo volume.

In base al principio di Archimede si può comprendere perché la parte immersa della carena delle navi è maggiore nelle navi a pieno carico che in quelle vuote: più aumenta il peso della nave, maggiore è la quantità d'acqua che deve essere spostata per fornire la spinta idrostatica atta a garantire il galleggiamento. Per lo stesso motivo, le imbarcazioni che navigano in acqua dolce non hanno la stessa portata di quelle che si muovono in mare: l'acqua dolce è meno densa di quella salata, e, fissato il peso della nave, per ottenere la medesima spinta idrostatica occorre spostare un volume di acqua dolce maggiore di quella salata. Ne consegue che una medesima imbarcazione, in acqua dolce, sarebbe immersa per una frazione di carena più alta, con ovvie conseguenze di pericolo in caso di condizioni atmosferiche avverse.