Il mistero della corona
Molto tempo fa il re Gerone fece fare una corona d'oro, ma aveva un sospetto: e se l'orefice avesse tenuto per sé un po' d'oro e l'avesse sostituito con un metallo meno prezioso?
La corona pesava esattamente quanto l'oro consegnato e non si poteva rompere. Il re chiese aiuto ad Archimede.
Per risolvere il mistero ti servono quattro idee: volume, massa, peso e una quarta che ancora non conosci. Le costruiamo una alla volta. 🔍
Non è una verifica: è una lezione. Quando trovi un pulsante blu, prima pensa (o scrivi sul quaderno) la tua risposta, poi toccalo. Sbagliare qui non conta: serve a capire.
Giorno 1: tappe 1-2 · Giorno 2: tappe 3-4 · Giorno 3: tappe 5-7.
Lo spazio che una cosa occupa
Prendi un cubetto con lo spigolo lungo 1 cm.
Lo spazio che occupa ha un nome: 1 centimetro cubo, si scrive 1 cm³. Lo usiamo come «mattoncino» per misurare lo spazio.
Scegli una scatola. Conta i cubetti (anche quelli nascosti!), poi controlla.
Controlla
Controlla
Controlla
Controlla
Un mattoncino più grande: il dm³
Un cubo con lo spigolo di 10 cm (cioè 1 decimetro) contiene 10 × 10 × 10 = 1000 cubetti da 1 cm³. È 1 decimetro cubo, 1 dm³.
Quindi 1 cm³ è un millesimo di litro: 1 cm³ = 1 mL.
E se la cosa non è un cubo?
Un sasso non ha spigoli da misurare. Il trucco è antico: mettilo in un recipiente graduato con dell'acqua. Il sasso spinge via l'acqua e il livello sale.
200 mL
230 mL
Vedi
Massa e peso
Immagina di portare il tuo zaino sulla Luna. Dentro ci sono gli stessi libri, gli stessi quaderni, lo stesso astuccio. Eppure sulla Luna lo sentiresti più leggero sulle spalle.
Vedi
Per queste due cose la scienza usa due parole diverse:
| MASSA | PESO | |
|---|---|---|
| che cos'è | quanta materia c'è | la forza con cui la Terra tira giù l'oggetto |
| si misura in | kg (o g) | newton (N) |
| sulla Luna | resta uguale | diminuisce |
Una borsa della spesa ha massa 3 kg. Quanto pesa sulla Terra?
Passo 1: che cosa so?
massa = 3 kg. Sulla Terra ogni kg pesa 9,8 N.
Passo 2: il conto
peso = 3 × 9,8 = 29,4 N.
Passo 3: controllo
Ha senso? 3 kg pesano circa tre volte 10 N, cioè circa 30 N. Sì.
Pesante per la sua grandezza
Due zaini identici. Uno lo riempi di cuscini, l'altro di libri. Stesso spazio, ma quello dei libri è molto più pesante.
Ogni cubetto è 1 cm³. Tocca un materiale e un numero di cubetti. Prova lo stesso materiale con numeri diversi, poi cambia materiale. Guarda la tabella sotto.
| cubetti di sughero | volume V | massa m | m : V |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 cm³ | 0,24 g | 0,24 |
| 2 | 2 cm³ | 0,48 g | 0,24 |
| 3 | 3 cm³ | 0,72 g | 0,24 |
| 5 | 5 cm³ | 1,2 g | 0,24 |
| 10 | 10 cm³ | 2,4 g | 0,24 |
| cubetti di legno di noce | volume V | massa m | m : V |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 cm³ | 0,75 g | 0,75 |
| 2 | 2 cm³ | 1,5 g | 0,75 |
| 3 | 3 cm³ | 2,25 g | 0,75 |
| 5 | 5 cm³ | 3,75 g | 0,75 |
| 10 | 10 cm³ | 7,5 g | 0,75 |
| cubetti di acqua | volume V | massa m | m : V |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 cm³ | 1 g | 1 |
| 2 | 2 cm³ | 2 g | 1 |
| 3 | 3 cm³ | 3 g | 1 |
| 5 | 5 cm³ | 5 g | 1 |
| 10 | 10 cm³ | 10 g | 1 |
| cubetti di vetro | volume V | massa m | m : V |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 cm³ | 2,5 g | 2,5 |
| 2 | 2 cm³ | 5 g | 2,5 |
| 3 | 3 cm³ | 7,5 g | 2,5 |
| 5 | 5 cm³ | 12,5 g | 2,5 |
| 10 | 10 cm³ | 25 g | 2,5 |
| cubetti di ferro | volume V | massa m | m : V |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 cm³ | 7,85 g | 7,85 |
| 2 | 2 cm³ | 15,7 g | 7,85 |
| 3 | 3 cm³ | 23,55 g | 7,85 |
| 5 | 5 cm³ | 39,25 g | 7,85 |
| 10 | 10 cm³ | 78,5 g | 7,85 |
| cubetti di oro | volume V | massa m | m : V |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 cm³ | 19,3 g | 19,3 |
| 2 | 2 cm³ | 38,6 g | 19,3 |
| 3 | 3 cm³ | 57,9 g | 19,3 |
| 5 | 5 cm³ | 96,5 g | 19,3 |
| 10 | 10 cm³ | 193 g | 19,3 |
Ogni materiale ha la sua. Non dipende da quanto materiale prendi.
Vedi
La densità senza conti
Fare i conti con la densità
Un sasso ha massa 60 g. Lo metto in un bicchiere graduato: l'acqua sale da 200 mL a 225 mL. Qual è la densità del sasso?
Passo 1: il volume
L'acqua è salita di 225 − 200 = 25 mL. Il sasso occupa 25 cm³.
Passo 2: la densità
d = m : V = 60 : 25 = 2,4 g/cm³.
Passo 3: controllo
2,4 è più di 1: il sasso è più denso dell'acqua. Infatti è andato a fondo. ✔
Un cubetto di ferro ha lo spigolo di 2 cm. Quanto ha di massa? (ferro: 7,85 g/cm³)
Passo 1: il volume
2 × 2 × 2 = 8 cm³.
Passo 2: ragiono
Ogni cm³ di ferro ha massa 7,85 g. Io ho 8 cm³, quindi 8 volte tanto.
Passo 3: il conto
m = d × V = 7,85 × 8 = 62,8 g.
Un cubo di vetro ha lo spigolo di 3 cm. Massa? (vetro: 2,5 g/cm³)
Passo 1, il volume: 3 × 3 × 3 = 27 cm³ ✔ (fatto)
La tabella delle densità
| materiale | densità (g/cm³) |
|---|---|
| sughero | 0,24 |
| legno di noce | 0,75 |
| petrolio | 0,88 |
| olio d'oliva | 0,9 |
| ghiaccio | 0,92 |
| acqua | 1 |
| vetro | 2,5 |
| marmo | 2,8 |
| ferro | 7,85 |
| piombo | 11,35 |
| mercurio | 13,59 |
| oro | 19,3 |
Galleggia o affonda?
Una nave d'acciaio enorme galleggia, un sassolino affonda. Quindi non conta quanto è pesante una cosa. Conta… lo indovini? Prova con la vasca.
1) scegli il liquido · 2) scegli l'oggetto · 3) fai la previsione · 4) tocca «Lascia cadere». Per riprovare tocca «Riprendi l'oggetto». Il numero sull'oggetto è la sua densità.
Parte sotto il pelo del liquido: circa 24%.
Parte sotto il pelo del liquido: circa 75%.
Parte sotto il pelo del liquido: circa 27%.
Parte sotto il pelo del liquido: circa 83%.
Parte sotto il pelo del liquido: circa 2%.
Parte sotto il pelo del liquido: circa 6%.
Parte sotto il pelo del liquido: circa 18%.
Parte sotto il pelo del liquido: circa 58%.
Parte sotto il pelo del liquido: circa 84%.
Vedi la regola
Il mistero risolto
Ora hai tutto. Archimede immerse la corona nell'acqua e guardò quanto saliva il livello: così trovò il volume della corona (come hai fatto tu con il sasso). Poi lo confrontò con l'acqua spostata da oro puro della stessa massa.
Il peso specifico
Prendiamo tre cubi grandi uguali, tutti di 1 dm³ (1 litro): uno di legno di noce, uno di marmo, uno di ferro. Li mettiamo sulla bilancia uno alla volta.
1 dm³
massa 0,75 kg
peso 7,4 N
1 dm³
massa 2,8 kg
peso 27,4 N
1 dm³
massa 7,85 kg
peso 76,9 N
Vedi
È il «fratello» della densità: la densità guarda la massa di 1 dm³ (o di 1 cm³), il peso specifico guarda il suo peso. Siccome ogni kg pesa 9,8 N:
(densità in kg/dm³, peso specifico in N/dm³)
Un blocco di marmo ha volume 2 dm³. Il marmo ha densità 2,8 kg/dm³. Trova massa, peso e peso specifico.
Passo 1: la massa
m = d × V = 2,8 × 2 = 5,6 kg.
Passo 2: il peso
peso = 5,6 × 9,8 = 54,88 N.
Passo 3: il peso specifico
peso : volume = 54,88 : 2 = 27,44 N/dm³.
Passo 4: controllo
Scorciatoia: 2,8 × 9,8 = 27,44. Torna! ✔
Allenamento finale 🏋️
Ora che hai studiato tutto, mettiti alla prova. Se sbagli, leggi la spiegazione e tocca un'altra risposta. Tieni un foglio per i conti; la tabella delle densità è nella tappa 4.
💡 Aiuto
Calcola m : V per ognuno.💡 Aiuto
Prima il volume del cubo. Poi m = d × V.💡 Aiuto
V = 4 × 4 × 4. Poi m = d × V.💡 Aiuto
Quando il ghiaccio si scioglie la massa non cambia.💡 Aiuto
peso = massa × 9,8💡 Aiuto
peso specifico ≈ densità × 9,8📝 Da copiare sul quaderno
- Volume = lo spazio occupato. 1 dm³ = 1000 cm³ = 1 litro. Si misura anche con l'acqua che sale.
- Massa = quanta materia (kg). Peso = forza con cui la Terra tira giù (N). Peso ≈ massa × 9,8.
- Densità = massa : volume (g/cm³). Non dipende da quanto materiale prendi. Acqua = 1.
- Un oggetto galleggia se è meno denso del liquido, affonda se è più denso.
- Peso specifico = peso : volume (N/dm³) ≈ densità × 9,8. Sulla Luna cambia, la densità no.
🍳 Esperimento in cucina (con un adulto)
Prima prevedi l'ordine dal basso verso l'alto e scrivilo. Poi prova.
La regola: il liquido più denso va in basso. Poi lascia cadere piccoli oggetti (un tappo, un chicco d'uva, una moneta): dove si fermano?