Perché le navi galleggiano

Una nave d’acciaio pesa decine di migliaia di tonnellate, eppure galleggia, mentre una chiave che pesa pochi grammi va a fondo. Il motivo non è il peso in sé, ma quanta acqua l’oggetto riesce a spostare. Se una cosa sposta un peso d’acqua maggiore del proprio, galleggia. Se ne sposta meno, affonda. Tutto qui.

Vediamo perché funziona così, con una legge scoperta più di duemila anni fa.

La spinta che viene dal basso

Quando metti un oggetto in acqua, l’acqua lo spinge verso l’alto. Questa spinta esiste sempre e ha un valore preciso: è pari al peso dell’acqua che l’oggetto sposta occupando il suo posto. La scoprì Archimede nell’antica Siracusa, e da lui prende il nome.

A quel punto è una gara tra due forze. Il peso dell’oggetto tira verso il fondo. La spinta dell’acqua tira verso la superficie. Se la spinta vince, l’oggetto sale e galleggia. Se vince il peso, va giù.

Perché la chiave affonda e la nave no

La chiave è piccola e compatta. Occupa poco spazio, quindi sposta pochissima acqua, e quella poca acqua pesa meno della chiave. La spinta perde, la chiave affonda.

La nave sembra fatta dello stesso metallo, ma è costruita in modo opposto. Il suo scafo è cavo, pieno d’aria, e ha una forma larga e profonda. Così sposta un volume enorme di acqua. Il peso di tutta quell’acqua spostata supera il peso della nave, e la spinta la tiene a galla.

La prova la puoi fare in cucina. Una pallina di alluminio compatta va a fondo in un bicchiere. Se apri la stessa quantità di alluminio a forma di barchetta, galleggia: non è cambiato il peso, è cambiato quanto spazio occupa nell’acqua.

Perché conta la densità

C’è un altro modo di dirlo, con una parola sola: densità, cioè quanto peso è stipato in un certo volume. Un oggetto galleggia se, tutto insieme, è meno denso dell’acqua.

Il ferro puro è molto più denso dell’acqua. Ma una nave non è solo ferro: è ferro più tutta l’aria che ha dentro. Messi insieme, la densità media dello scafo è più bassa di quella dell’acqua. Ecco perché una nave carica di container resta a galla, mentre lo stesso ferro fuso in un blocco pieno andrebbe subito a fondo.

Perché si galleggia meglio nel mare che in piscina

L’acqua salata è più densa di quella dolce, perché il sale aggiunge peso a ogni litro. Una spinta più forte per lo stesso volume. Per questo galleggi con meno fatica nel mare che in piscina, e il caso limite è il Mar Morto, così salato che ci si sdraia sopra senza affondare.

Lo stesso principio spiega la linea di galleggiamento delle navi, quel segno lungo lo scafo. Indica fin dove la nave può immergersi in sicurezza, e cambia tra mare e fiume proprio perché l’acqua dolce sostiene un po’ meno.

Alla fine il segreto è sempre lo stesso. Non è quanto pesa un oggetto, ma quanta acqua sposta. Dai a un blocco di ferro la forma giusta, cava e larga, e quel ferro attraversa gli oceani.