7. LA TECNICA NAVALE Le navi sono tra i mezzi di

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7. LA TECNICA NAVALE
Le navi sono tra i mezzi di trasporto più grandi costruiti dall’uomo. Nonostante le
dimensioni, una nave viene ancora costruita in modo sostanzialmente artigianale in un
cantiere navale. Molto spesso una grossa nave viene
realizzata in un unico esemplare.
Le navi sono attualmente i mezzi di trasporto più
economici su lunghi percorsi ma anche i più lenti.
Le navi che solcano le acque hanno forme e
funzioni diverse: dalle piccole barche a remi alle
enormi portaerei.
Il galleggiamento: una nave di ferro galleggia
anche se il ferro ha una densità di 7,8 volte
maggiore dell’acqua per cui un oggetto di ferro ha
una massa di oltre sette volte più di uno stesso volume di acqua. Una nave di ferro galleggia
poiché gran parte del suo interno (stiva, cabine, sala macchine) non è piena di ferro ma di
aria che ha una massa molto ridotta. Per comprendere perché una nave galleggia sull’acqua
analizziamo come si comporta un recipiente posto nell’acqua a cui facciamo variare il peso,
proprio come se fosse una nave.
Se collochiamo in un lavandino un bicchiere, questi si immerge fino ad occupare un volume
di acqua che corrisponde alla sua massa (160g) Se nel bicchiere aggiungiamo delle monete
(10 pezzi) la cui massa passa da 160g a 240g, questi si immerge nell’acqua fino a spostare
un volume d’acqua corrispondente a 240g. Se aumentiamo le monete, per esempio 20 pezzi,
la massa passa da 240g a 320g, lo spostamento dell’acqua sarà a questo punto di 320g.
Una nave quindi si immerge nell’acqua fino al livello in cui il peso dell’intera nave è uguale
al peso dell’acqua “spostata”, cioè dell’acqua occupata dalla parte immersa della nave.
Come funzione un sommergibile?
Supponiamo che il barattolo rappresentato nel disegno seguente sia un sommergibile ed
introduciamolo in una bacinella piena di acqua, l’acqua penetra nel barattolo (sommergibile)
attraverso il tubicino corto, lo riempie e lo manda a fondo (fase d’immersione del
sommergibile).
Prototipo di sommergibile
Funzionamento del sommergibile
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Colleghia mo l’altro tubicino con una pompa da bicicletta e gonfiamo il palloncino. L’aria
che lo gonfia farà uscire l’acqua dal tubicino corto e farà venire a galla il barattolo (fase di
emersione del sommergibile).
La stabilità
Una nave per essere sicura deve essere stabile e non
inclinarsi anche con onde forti. Una nave è stabile se il
suo baricentro è basso e si mantiene al centro della
nave, così se la nave si inclina per le onde, tende
automaticamente a tornare in posizione verticale.
Invece una nave poco carica, come le petroliere quando
sono prive di petrolio o una nave mercantile con la
stiva vuota, ha un baricentro posto in alto e le ondate
rischiano di farlo ribaltare. Per questo motivo le navi
devono viaggiare cariche e la linea di galleggiamento
non deve scostarsi troppo dalla superficie dell’acqua.
Ricerca le seguenti definizioni:
1.
Baricentro o cento di gravità
2.
equilibrio stabile
3.
equilibrio instabile
4.
equilibrio indifferente
La spinta in avanti
La spinta in avanti alle navi è fornita da un’elica che gira avvitandosi nell’acqua; la spinta di
reazione dell’acqua a sua volta sospinge la nave in avanti. Il principio di funzionamento è
identico a quello dell’elica di un aeroplano.
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Principio di Archimede
Che ne diresti se mettessimo il principio di Archimede “alla prova”? Si tratta di verificarlo
con un esperimento molto semplice. Basta pesare un oggetto e l’acqua che viene spostata
quando esso viene immerso. In questo modo potrai verificare se le due masse sono uguali. E’
un esperimento facile e divertente e per farlo bastano pochi oggetti.
Materiale
? 1 bottiglia di plastica
? 1 bilancia di precisione
? 1 tubo di gomma
? plastilina
? 2 recipient i piccoli (100ml)
? alcune masse (p.es. bulloni)
Procedimento
1. Con l’aiuto del docente taglia la bottiglia di plastica. Fai un buco nella parte
superiore e introduci il tubo di plastica nel buco.
2. Fissa il tubo alla bottiglia con la plastilina; poi determina il peso del bicchiere piccolo
vuoto destinato a raccogliere l’acqua che tracimerà attraverso il tubo.
3. Riempi la bottiglia di plastica fino a filo del tubo di gomma.
4. Metti il bicchiere piccolo vuoto all’altro estremo del tubo di gomma; immergi
lentamente il bicchiere appesantito da alcune masse all’interno della bottiglia. Il
bicchiere sposterà una certa quantità d’acqua, che uscirà dal tubo e andrà a finire nel
recipiente vuoto piccolo.
Materiali necessari all’esperienza
I bicchieri e le masse
5. Togli dalla bottiglia il bicchiere appesantito da alcune masse e pesalo.
6. Pesa il recipiente contenete l’acqua uscita dalla bottiglia e sottrai il peso del barattolo
vuoto determinato al punto 2. Il risultato indicherà il peso della quantità d’acqua
spostata. Cosa puoi osservare confrontando i due pesi?
Spazio di risposta
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