L’idrostatica è la parte della meccanica dei fluidi che studia le loro condizioni di quiete. Il termine deriva dal fatto che nacque con esperimenti fatti in acqua (da qui il suffisso idro), ma le conclusioni si applicano anche agli altri fluidi.
Concettualmente, basta utilizzare le leggi della fluidodinamica impostando la condizione v=0. Si trovano due importanti leggi.
La legge di Stevino è un’equazione lineare, formulata da Simon Stevin, che permette di calcolare la pressione esistente a ogni profondità entro una colonna di fluido conoscendo la densità del liquido stesso. Se p è la pressione, ρ la densità del fluido e h l’altezza, la legge afferma che
p=ρgh.
Da questa legge deriva il principio dei vasi comunicanti, cioè recipienti di forma diversa e comunicanti tra di loro. Il principio dei vasi comunicanti dice che riempiendo dei vasi comunicanti con lo stesso liquido, questo tende a disporsi alla stessa altezza in tutti i recipienti, mentre riempiendoli con liquidi non miscibili, ognuno di questi raggiunge nel recipiente un’altezza inversamente proporzionale alla densità del liquido contenuto.
Il principio di Archimede afferma che ogni corpo immerso in un liquido riceve una spinta diretta dal basso verso l’alto uguale al peso del liquido spostato. L’interpretazione di questo principio da parte della fluidodinamica permette di spiegare sia il moto ascensionale in un fluido di un corpo con densità inferiore a quella del fluido stesso, sia la corrispondente condizione di equilibrio. In particolare, il galleggiamento di un corpo in un fluido allo stato liquido si ottiene quando il peso della frazione di fluido spostato equivale al peso della parte immersa del corpo. Per esempio, considerando che la densità del ghiaccio puro è circa il 90% della densità dell’acqua di mare, l’iceberg galleggia e circa il 90% del suo volume rimane sotto la superficie marina.
Famoso l’aneddoto secondo il quale, scoprendo durante un bagno il principio sui corpi immersi nei fluidi che da lui prende il nome, Archimede cominciò a correre nudo per le vie gridando Eureka! (Ho trovato!).
Il principio di Archimede può essere espresso come (ρ è la densità e V il volume del corpo immerso):
F=ρVg
dove F è la spinta che il corpo riceve dal basso verso l’alto, esattamente pari al peso del fluido spostato.
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