Il Diavoletto: una moltitudine di proprietà della fisica

Noi ragazzi di seconda abbiamo avuto l’opportunità, con l’aiuto delle professoresse di scienze, di fare un esperimento che serve a dimostrare una moltitudine di proprietà della fisica utilizzando una cannuccia e due graffette. A molti questo sembrerà impossibile, ma dopo che avrò spiegato e trattato singolarmente ognuna di queste proprietà, ci si accorgerà, forse, del contrario.

La massa è la quantità di materia che compone l’oggetto ed è spesso confusa con il peso, che invece è la forza che attrae un oggetto verso il centro della terra. Un’altra grandezza fondamentale è il volume, ovvero lo spazio occupato da un corpo. Si misura in metri cubi o nei suoi sottomultipli. Poi c’è anche la densità, che è la materia contenuta in un certo spazio, che si trova calcolando il quoziente tra massa e volume.

Archimede, ad alcuni questo nome sembrerà familiare, è stato un grande fisico e scienziato, ma non è questo il momento di parlare di tutte le sue scoperte scientifiche. La proprietà scoperta da lui che ci interessa è la spinta di Archimede: essa è la forza che spinge gli oggetti a galleggiare, questo solo se l’oggetto ha una massa adatta infatti, La forza della spinta è equivalente al peso del fluido spostato. Una cannuccia riesce a galleggiare perché la sua massa è minore rispetto a quella dell’acqua spostata, al contrario una palla di cannone possiede una massa compatta e non adatta a galleggiare. È interessante inoltre chiedersi come facciano navi ed iceberg a galleggiare: sebbene la massa di questi corpi sia molto elevata, la massa della parte immersa è minore della massa dell’acqua spostata perché dentro è cava e quindi la spinta di Archimede può funzionare.

Il principio di Pascal afferma che in caso si applichi una forza (misurata appunto in Pascal) sul contenitore di un fluido, esso “tenterà” di espandersi con ugual forza in tutte le direzioni, in caso non ci fosse nessun posto in cui espandersi, il fluido applicherà una resistenza nella sua spinta, fino persino a rompere il contenitore. Ora che conosciamo queste proprietà, mi è possibile spiegare tutto con più precisione.

È uno strumento scientifico ricreabile anche a casa con una bottiglia, una cannuccia e delle graffette: basta tagliare un pezzo della cannuccia e piegarlo a metà e poi infilarci dentro una graffetta in modo tale che si blocchi. Infine, bisogna infilare un numero di graffette proporzionato al funzionamento dell’esperimento dentro la graffetta. Se l’esperimento è stato svolto bene, mettendo il diavoletto in una bottiglia d’acqua chiusa dovrebbe galleggiare e facendo pressione sulla bottiglia dovrebbe affondare.

Il funzionamento del diavoletto è che galleggia dato che ha poca massa essendo cavo e quindi sposta poca acqua e poi spingendo, quindi applicando il principio di Pascal, dato che l’acqua non può salire verso l’alto perché c’è il tappo, entrerà nella cannuccia del diavoletto aumentandone la densità e perciò spostando più acqua, quindi la spinta di Archimede non può funzionare perché l’acqua spostata non è abbastanza.

Come detto, il diavoletto è un vero e proprio strumento scientifico, replicabile in modo basilare in casa, ma può anche essere uno strumento creato in laboratorio con strumenti e materiali più ottimali.

Per me è stato interessantissimo costruirlo per capire che non ci vogliono sempre macchine enormi o microscopi che osservano le molecole di un oggetto per essere scienziati, ma ci vuole anche la voglia di imparare e osservare con attenzione le cose più comuni, che possono servirci per grandi scoperte.