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In questo articolo vi propongo un esperimento che ci aiuta a stimare il volume e la densità di una roccia. Qualunque tipo di roccia.
Basta usare il metodo di Archimede – per ricavare il volume della roccia – e conoscere la massa del nostro campione roccioso.
La densità di una sostanza è il rapporto fra la sua massa ed il suo volume. La densità è quindi una grandezza che ci indica quanta massa di sostanza c’è in un certo volume della stessa sostanza.
Ricavare il volume, e di conseguenza la densità, di un oggetto con una forma geometrica regolare – come ad esempio un cubo – è molto semplice. Basta misurare con un righello il lato del cubo ed elevarlo al cubo. Lo stesso discorso vale per le altre forme geometriche regolari delle quali conosciamo le formule per calcolare il volume.
Vi faccio l’esempio di questi quattro cubetti, che hanno il lato lungo due centimetri.
Il volume di ognuno di questi cubetti è di 8 cm3 e sono composti di materiale diverso l’uno dall’altro: legno, ferro, alluminio e rame.
Dalla fisica sappiamo che la densità si calcola con questa formula 
.
Il volume di ogni cubetto ce lo abbiamo, non ci resta che pesarli per conoscere la loro massa.
| Cubetto | Massa |
| Legno | 5 g |
| Ferro | 62 g |
| Alluminio | 22 g |
| Rame | 67 g |
Per conoscere la densità basta usare la formula sopra citata per ricavarci questi valori:
| Cubetto | Densità |
| Legno | 0.63 g/cm3 |
| Ferro | 7.75 g/cm3 |
| Alluminio | 2,75 g/cm3 |
| Rame | 8.4 g/cm3 |
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- Viene utilizzato per misurare la densità di un oggetto e, sulla premessa di conoscere la densità di un determinato oggetto, misurare il volume dell'oggetto per calcolare la massa dell'oggetto.
- Realizzato in materiale di alta qualità, è durevole, resistente all'usura e alle cadute e può essere utilizzato a lungo.
Il discorso cambia cambia per quanto riguarda oggetti che non hanno una forma regolare, come ad esempio una roccia.
Come facciamo a stimare il volume di una roccia? Basta usare il principio di Archimede.
Strumenti necessari
Per svolgere questo esperimento sono necessari questi strumenti:
- una bilancia per misurare la massa della roccia;
- una caraffa graduata con dell’acqua;
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Il volume della roccia
Per determinare il volume della roccia, che ha una forma irregolare, usiamo la legge di Archimede. Riempiamo la nostra caraffa graduata con una certa quantità di acqua. Io l’ho riempita fino a raggiungere i 650 ml.
Archimede visse nella bellissima città di Siracusa tra il 287 a.C. e il 212 a.C. e fu uno dei più grandi scienziati della storia.
In quegli anni la città era governata dal tiranno Gerone II che consegnò a uno stimato orafo una quantità d’oro per foggiare una nuova corona.
A lavoro terminato la corona pesava effettivamente quanto l’oro di partenza, ma Gerone – da buon tiranno – era un tipo sospettoso e dubitò che l’artigiano avesse mescolato dei metalli meno pregiati.
Per scoprire l’inganno sarebbe stato necessario fondere la corona e misurarne il volume.
Se ci fossero stati metalli meno pregiati, a parità di peso la corona avrebbe occupato un volume diverso dall’oro puro: era noto infatti che volumi uguali di sostanze diverse hanno pesi diversi. Per sciogliere il dubbio del re bisognava però escogitare un sistema per misurare esattamente il volume della corona senza distruggerla.
Vitruvio narra che Archimede, grandissimo matematico, ingegnere, astronomo e fisico ante litteram siracusano, stesse facendo il bagno quando gli venne un’idea geniale; preso dall’entusiasmo uscì dalla vasca da bagno e andò in giro nudo per la città gridando «Eureka!».
Archimede osservò che il suo corpo, entrando nella vasca piena d’acqua, faceva traboccare una quantità d’acqua uguale al volume del suo corpo.
Cosa fece Archimede? Suggerì di confrontare la quantità d’acqua spostata dalla corona con la quantità d’acqua spostata da un blocchetto d’oro con lo stesso peso: se i due corpi avessero avuto volumi uguali avrebbero innalzato di pari quantità il livello dell’acqua in un recipiente.
E qui cascò l’asino perché il volume della corona risultò maggiore di quello del blocchetto d’oro di uguale peso: come Gerone II aveva sospettato l’orafo aveva effettivamente mescolato metalli diversi.
Adesso immergiamo dentro la caraffa con l’acqua la nostra roccia. Notiamo che il livello dell’acqua si alza: nel mio caso sale fino ai 680 ml.
Adesso sottraiamo il volume finale quello iniziale (680 ml – 650 ml = 30 ml) ricavando la quantità di acqua spostata, cioè 30 ml.
Dalla fisica sappiamo che 1 ml di acqua equivale ad un 1 cm3 , quindi il nostro campione di roccia ha un volume di 30 cm3.
La densità della roccia
Conoscendo la massa e il volume del nostro campione roccioso, basta applicare la formula sopra citata: 
g/cm3
