SIMULAZIONE – Galleggiamento
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SIMULAZIONE – Galleggiamento Nome e cognome: Valentina Ranalli Classe: 1°I Data: 16/04/2014 INTRODUZIONE: Galleggiamento Con questa simulazione è possibile esplorare il galleggiamento dei corpi al variare delle loro caratteristiche e della densità del fluido, visualizzando le forze in gioco. SPERIMENTIAMO Consideriamo innanzitutto la finestra ’”Introduzione”. 1. Inseriamo nell’acqua il blocco di legno (M=5 kg). Esso galleggia. Che volume d’acqua sposta il blocco di legno? 5.00m3. 2. Immergiamolo adesso nell’olio. Che volume d’acqua sposta? È maggiore la densità dell’acqua o quella dell’olio? Motiva la risposta. 5.41m3. La densità dell’olio è maggiore perché ha una densità molecolare maggiore. 3. Inseriamo nell’acqua il cubo fatto di mattoni (M=5 kg). Che succede al blocco? Che volume d’acqua sposta il blocco di mattoni immerso nell’acqua? Perché il blocco di legno galleggia e quello di mattone no, pur avendo la stessa massa? Il blocco di mattoni affonda; il volume d’acqua che sposta è di 2.50m3. Il blocco di mattoni affonda perché la sua densità, rispetto a quella del legno è maggiore. 4. Quali forze agiscono su un corpo immerso in un fluido? In che punto sono applicate? Come cambiano le forze per un oggetto che affonda o galleggia? Su un corpo immerso in un fluido agiscono due forze: una è quella che lo spinge verso il basso, la sua forza peso, e l’altra è la spinta che riceve dal fluido dal basso verso l’alto. Un corpo affonda quando la sua forza peso è maggiore della spinta che riceve dal fluido, galleggia quando le due forze si annullano. 5. Sperimenta cosa succede con due blocchi che hanno la stessa massa/lo stesso volume/la stessa densità (opzioni in alto a destra). Da cosa dipende la spinta di Archimede? Da quanto è denso il corpo. Nella finestra “Gioca col galleggiamento” è possibile sperimentare quello che succede immergendo blocchi diversi in fluidi diversi. 1. Cosa succede mettendo un blocco di ghiaccio nell’acqua? E immergendolo invece nell’olio? Perché? Il blocco di ghiaccio (4.60kg) immerso nell’acqua all’inizio affonda, poi risale velocemente in superficie e galleggia. Nell’olio, invece, il ghiaccio va a fondo e risale molto lentamente. 2. Considera un blocco che galleggia in un certo fluido. E’ possibile modificare la densità del fluido in modo che il blocco affondi? Prendendo per esempio un blocco di ghiaccio da 4.60kg immergendolo nel miele galleggia, nell’acqua anche, nell’olio all’inizio affonda ma poi risale lentamente e galleggia, nella benzina invece affonda così anche nell’aria. 3. Considera un blocco che affonda in un certo fluido. E’ possibile modificare la densità del corpo in modo che il blocco galleggi nel fluido considerato? Si. Ho preso in esempio come fluido la benzina, vi ho immerso un blocco di ghiaccio di 4.60kg ed è affondato. Ho cambiato la densità del corpo prendendo per esempio il legno, sempre con la stessa massa ed esso galleggia. 4. Com’è fatto il blocco più denso che riesci a costruire? È fatto in alluminio ed ha una densità di 2.70kg/l. PREVEDIAMO 1. Senza utilizzare la simulazione, scrivi nella tabella se ritieni che un blocco (M=5 kg) di un dato materiale galleggerà nei diversi fluidi. Polistirolo Legno Ghiaccio Mattone Alluminio Aria Affonda Affonda Affonda Affonda Affonda Benzina Galleggia Galleggia Affonda Affonda Affonda Olio Galleggia Galleggia Galleggia Affonda Affonda Acqua Galleggia Galleggia Galleggia Affonda Affonda Miele Galleggia Galleggia Galleggia Affonda Affonda Verifica la correttezza delle tue previsioni utilizzando la simulazione e aggiorna la tabella sopra. Determina la densità critica per cui i diversi blocchi (M=5 kg) affondano nei diversi liquidi. Polistirolo Legno Ghiaccio Mattone Alluminio Aria Critica Critica Critica Critica Critica Benzina Critica Critica Critica Olio Critica Critica Acqua Critica Critica Miele Critica Critica Verifica la correttezza delle tue previsioni utilizzando la simulazione. 2. Con l’aiuto della simulazione, risolvi i seguenti problemi: Come cambia la forza di galleggiamento con la densità dell’oggetto e con la densità del fluido? Fluidi come il miele sono più densi e riescono a mantenere bene a galla materiali come il legno, il ghiaccio e il polistirolo. L alluminio e il mattone vanno sempre a fondo perché la loro densità è maggiore rispetto a tutti i liquidi che ci sono nella simulazione. Qual è il valore misurato dalla bilancia in acqua, quando vi è posto sopra un blocco di alluminio (massa=3 kg, volume=1.11 l )? 18.43 N Come potresti far galleggiare un blocco d’alluminio nell’acqua (suggerimento: puoi utilizzare un blocco aggiuntivo)? Motiva la risposta. L’alluminio, prendendo in esempio un blocco da 3kg, galleggia soltanto se sotto gli si pone un blocco di polistirolo o di legno che però deve partire da una massa di 2.00kg. Con gli altri materiali va a fondo. Ho fatto degli esperimenti con i diversi materiali è ho notato che la densità del polistirolo è minore rispetto a tutti gli altri materiali, perciò riescono a tenere a galla anche un blocco di alluminio. Come potresti determinare la densità dell’olio facendo degli esperimenti con la simulazione?
