Misurazione della densità

• Significato fisico della densità di un corpo
• L’uso del calibro nella misurazione delle lunghezze

La densità di un materiale è definita come la sua massa per unità di volume. Materiali diversi hanno solitamente densità diverse, pertanto la densità è un concetto importante in relazione alla galleggiabilità. In una storia ben nota e diffusa, ad Archimede fu affidato il compito di stabilire se l’orafo del re Iero stesse sottraendo dell’oro durante la realizzazione di una corona dedicata agli dei e sostituendolo con un’altra lega più economica.

Archimede sapeva che la corona di forma irregolare poteva essere compressa in un cubo il cui volume si poteva calcolare facilmente e confrontare con il peso; ma il re non approvò questa soluzione.

Così, Archimede si concesse un rilassante bagno immersivo e, osservando il livello dell’acqua calda che si alzava al suo ingresso nella vasca, capì che avrebbe potuto calcolare il volume della corona d’oro attraverso il dislocamento dell’acqua. Si narra che, dopo questa scoperta, si mise a correre nudo per le strade gridando: «Eureka!».

Dal punto di vista matematico, per un oggetto omogeneo, la massa divisa per il volume dà la densità. La massa viene normalmente misurata con una bilancia adeguata; il volume può essere misurato direttamente (in base alla geometria dell’oggetto) oppure tramite il dislocamento di un fluido. La pesatura idrostatica è un metodo che combina questi due approcci, e useremo proprio questo metodo per misurare i volumi dei cilindri forniti con ATP Volta.

• Calibro a corsoio, scala 0 – 160 mm, precisione 0,05 mm (plastica) — MEC-004
• Bilancia elettronica da 300 g, precisione di lettura 0,01 g — CHE-015
• Bicchiere da laboratorio basso da 500 ml, vetro borosilicato — HEA-001
• Bicchiere da laboratorio a forma bassa da 100 ml, vetro borosilicato — HEA-003
• Coloranti alimentari — MEC-057
• Cilindri per il calcolo del calore specifico — HEA-009
• Cilindro graduato, forma alta con beccuccio. Capacità 100 x 1 ml, vetro borosilicato — MEC-001

• Qual è il principio fisico che ci ha permesso, in questo esperimento, di effettuare sia una misurazione statica dei volumi sia una misurazione dinamica?
• Come descriveresti la relazione di proporzionalità tra la densità e il volume di un corpo? In questo esperimento hai utilizzato cilindri di volumi diversi ma di massa uguale. Cosa hai osservato? Traccia un grafico con questi dati per verificare la tua risposta.