{"id":3186,"date":"2010-06-03T00:00:00","date_gmt":"2010-06-02T22:00:00","guid":{"rendered":""},"modified":"-0001-11-30T00:00:00","modified_gmt":"-0001-11-29T22:00:00","slug":"3186","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/3186\/","title":{"rendered":"Vorrei sapere se \u00e8 possibile che riempendo un piatto fondo con dell’acqua e\r\nfacendo cadere una goccia di olio in essa, l’olio vada in fondo al piatto\r\n(cio\u00e8 non galleggi)."},"content":{"rendered":"

È possibile, ma per capire il perchè è necessario fare alcune premesse.<\/span><\/font><\/font><\/p>\n

Generalmente l’olio galleggia sull’acqua perchè la sua densità è minore di quella dell’acqua, per cui si genera una spinta di Archimede verso l’alto che è maggiore del peso (che tira verso il basso) dell’olio e quindi l’olio viene mantenuto in alto. Questa forza regola tutti i fenomeni di galleggiamento e praticamente per sapere se un oggetto galleggia o meno è sufficiente confrontare la sua densità con quella dell’acqua. Oltre a questa forza (e altre che però non sono interessanti per la risposta attuale) i liquidi sono anche soggetti ad una forza chiamata tensione superficiale: le molecole che si trovano sulla superficie di un liquido non sono completamente circondate da molecole uguali e quindi si trovano in una situazione energetica diversa da quelle interne, dato che interagiranno con forze di intensità diversa nelle diverse direzioni (mentre le molecole interne interagiscono in tutte le direzioni con la stessa forza) questo dà luogo ad un’energia che è direttamente proporzionale alla superficie di contatto tra liquido e altri materiali o il vuoto.<\/span><\/font><\/font><\/p>\n

In qualche caso (come sempre accade con il vuoto e come accade tra olio e acqua) questa energia è positiva, in altri casi (come per l’olio con la maggior parte dei materiali solidi) questa energia è negativa. Dato che ogni sistema naturale tende a diminuire il più possibile la propria energia, nel caso di tensione superficiale positiva il liquido tende a diminuire la propria superficie di contatto, e questo spiega perchè le gocce d’olio in galleggiamento tendono ad attrarsi e fondersi, mentre quando la tensione superficiale è negativa il liquido tende a bagnare il più possibile il materiale (in base a questo fenomeno funziona la nutrizione capillare delle piante).<\/span><\/font><\/font><\/p>\n

Sempre in virtù della tensione superficiale, è difficile che una goccia molto piccola si rompa, è necessaria una forza abbastanza intensa (in relazione con le dimensioni della goccia), perchè rompendosi si andrebbe ad aumentare la superficie.<\/span><\/font><\/font><\/p>\n

Premesso questo, possiamo spiegare come funziona il fenomeno della goccia d’olio che resta sul fondo. In generale dell’olio versato nell’acqua si metterà a galleggiare, ma se la quantità d’olio è molto piccola (tanto da formare una singola goccia) e viene lasciata cadere da un’altezza elevata in relazione con la profondità dell’acqua si innescherà la seguente dinamica:<\/span><\/font><\/font><\/p>\n

1) la goccia d’olio cade nell’acqua con una velocità elevata e, essendo l’acqua poco profonda, la goccia arriva a toccare il fondo del piatto prima che la spinta di Archimede riesca a invertire la caduta e riportarla in superficie;<\/span><\/font><\/font><\/p>\n

2) nel momento in cui l’olio si è "attaccato" al fondo compare anche la forza di tensione superficiale tra olio e ceramica del piatto, che è negativa, questa forza, se la goccia è abbastanza piccola e l’impatto con il fondo ha spalmato la goccia su una superficie sufficientemente estesa, impedisce alla goccia di risalire. Il perchè di questo è facile da capire: sulla goccia in contatto con il fondo agiranno diverse forze antagoniste:<\/span><\/o:p><\/span><\/font><\/font><\/p>\n

a) la forza peso che la tira verso il basso;
\nb) la spinta di Archimede che la tira verso l’alto;
\nc) la tensione superficiale con il fondo che trattiene la gocciolina d’olio verso il basso perchè staccarsi dal fondo vorrebbe dire aumentare l’energia (perchè si cancellerebbe l’energia di tensione superficiale negativa olio-ceramica), inoltre, se la goccia è abbastanza piccola, essa non si separa perchè questo farebbe aumentare la superficie di contatto con l’acqua aumentanto l’energia di tensione superficiale positiva acqua-olio.<\/span><\/font><\/font><\/p>\n

Come dicevo prima a seconda della quantità d’olio può prendere il sopravvento la Forza<\/st1:personname> di Archimede (e quindi la maggior parte della goccia risale in galleggiamento) oppure il resto delle forze elencate (e quindi la goccia resta ancorata al fondo). Per cui la riuscita o meno dell’esperimento dipende principalmente da tre fattori:<\/span><\/font><\/font><\/p>\n

1) quanto è grande la goccia d’olio lasciata cadere nel piatto;<\/span><\/font><\/font><\/p>\n

2) quanto è profondo lo strato d’acqua presente nel piatto;<\/span><\/font><\/font><\/p>\n

3) da quale altezza si lascia cadere la goccia d’olio.<\/span><\/o:p><\/span><\/font><\/font><\/p>\n

È interessante notare che in nessun caso è possibile osservare una goccia d’acqua che galleggia nell’olio, perchè in qualunque situazione del genere la forza peso prenderebbe comunque il sopravvento spingendo la goccia sul fondo del recipiente.<\/font><\/span><\/o:p><\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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