Se qualcuno lancia un piede di porco nell’oceano, affonda, ma una nave, che ha un peso molte volte superiore a quello di un piede di porco, riesce a galleggiare nell’acqua. Questo interessante fenomeno noto come galleggiamento è il motivo per cui le barche galleggiano. Le proprietà di galleggiamento furono descritte per la prima volta dal matematico greco Archimede, in quello che ora chiamiamo Principio di Archimede. Questo principio afferma che qualsiasi oggetto, totalmente o parzialmente immerso in un fluido, è sostenuto da una forza pari al peso del fluido spostato dall’oggetto.
Si dice che Archimede abbia scoperto il principio nella vasca da bagno, il che ha senso, perché una vasca da bagno è un ottimo posto per la ricerca di galleggiabilità e spostamento. Ha scoperto che quando un oggetto (come uno scienziato) viene inserito in un fluido, il livello del fluido aumenta, poiché l’oggetto ha spostato parte del liquido. Archimede si rese conto che qualsiasi oggetto collocato nell’acqua sposta il proprio peso o volume nell’acqua, che viene prima di tutto. Questo è chiamato rapporto peso-superficie.
Si è reso conto che materiali diversi che hanno densità diverse ma volume uguale avranno una galleggiabilità diversa. Una palla da bowling affonderà, mentre un pallone pieno d’aria galleggerà, anche se occupano lo stesso volume nello spazio. Ciò è dovuto alla maggiore densità della palla da bowling. A differenza di un pallone, una palla da bowling pesa più del peso dell’acqua che sposta, quindi la palla ha un basso rapporto tra area e peso. Una barca è essenzialmente un guscio vuoto riempito d’aria, il che significa che ha un ampio rapporto superficie-peso. Pertanto, la barca sarà ancora ben al di sopra della superficie quando avrà spostato il suo peso equivalente in acqua.
Le barche galleggiano a causa del loro design. Quando una barca è pesantemente carica, si depositerà più in basso nell’acqua, poiché il suo rapporto tra superficie e peso è diverso rispetto a quando la barca è leggera. Una barca rimarrà galleggiante e stabile a condizione che non sia sovraccaricata.
Una volta che qualcuno sa come galleggiano le barche, può immaginare come siano gli altri oggetti a galleggiare. Dai pezzi di legno alle anatre, il rapporto peso / superficie di un oggetto determina la sua galleggiabilità. Questo spiega anche perché le barche affondano: se lo scafo di una barca viene violato, inizia a prendere acqua, il che la rende più densa, facendola spostare più acqua. Se la barca prende abbastanza acqua, diventerà troppo pesante per rimanere galleggiante.