La galleggiabilità è la capacità di un corpo di rimanere in un fluido, concetto strettamente legato alla densità dei corpi e al principio di Archimede.
È noto che la pressione in un fluido aumenta con la profondità e con la densità. Tutti i punti posti alla stessa profondità hanno la stessa pressione e, inoltre, la pressione sulle pareti aumenta verso il basso. Allo stesso tempo, il fluido esercita una forza di galleggiamento sul corpo che vi è totalmente o parzialmente sommerso, che dipende da diversi fattori, tra i quali spiccano la forma, la densità dell’oggetto e la densità del fluido. La forza di galleggiamento agisce verso l’alto sugli oggetti sommersi e varia in funzione della pressione, quindi sappiamo che maggiore è la profondità, maggiore è la pressione nel fluido e, quindi, maggiore è la forza di galleggiamento.
Limoni che galleggiano
Un esperimento molto semplice da fare e, che dimostra la forza di galleggiamento, consiste nel mettere due limoni in un contenitore con acqua, uno sbucciato e l’altro non sbucciato, il primo va sul fondo del contenitore mentre il secondo rimane in superficie. La spiegazione di questo esperimento è molto semplice, quando il limone è intatto galleggia perché la buccia presenta zone cave -riempite d’aria- che fungono da galleggiante e fanno sì che la densità sia inferiore a quella dell’acqua. Rimuovendo la buccia ci liberiamo di quelle camere d’aria, il volume diminuisce e la densità aumenta, di conseguenza il limone affonda. Ed è che, secondo il principio di Archimede, se introduciamo un oggetto in un liquido subirà una ‘spinta’ verso l’alto pari al peso dell’acqua che sposta.
La fisica delle nonne
Senza conoscere il fisico greco, né ne avevano bisogno, le nonne usavano quotidianamente il principio della galleggiabilità e lo applicavano, ad esempio, per scoprire lo stato di un uovo. Sapevano che se un uovo fresco veniva immerso in un recipiente d’acqua cadeva subito sul fondo e vi rimaneva. Tuttavia, se eseguiavano lo stesso test su un uovo che avevano comprato molto tempo fa, all’inizio sarebbe sommerso, ma poi sarebbe salito in superficie e sarebbe salito a galla. Per avvicinarci alla fisica alla base di questo esperimento culinario, dobbiamo ricordare che il guscio d’uovo è una superficie porosa che ha un sottile strato di cuticola che lo rende impermeabile e permette lo scambio di gas con l’ambiente. Man mano che l’uovo invecchia c’è una perdita di umidità, che ‘sfugge’ attraverso i pori, così che il guscio diventa ruvido e più piccolo. Contemporaneamente l’albume e il tuorlo si restringono, dando origine a una camera d’aria, che fa risalire l’uovo in superficie quando lo immergiamo in acqua.Tornando al principio di Archimede, la densità dell’acqua varia con l’aggiunta di soluti, quindi se aggiungiamo sale al contenitore con acqua, la sua densità aumenterà.
