Bilancia idrostatica

Anno di costruzione: fine 1700, inizi 1800
Materiale: Legno e ottone
Altezza 93cm e poggiata su tre piedi di 26 cm di lunghezza

Bilancia idrostatica piccolaAppare citata nella Statistica del dipartimento del Mincio, opera postuma di Melchiorre Gioja, come strumento appartenente alle macchine scientifiche del I.R. Liceo di Mantova nel 1807. Costruita a Firenze è definita dal Gioja buona.

Questo modello fu elaborato dal costruttore di strumenti scientifici olandese Jan van Musschenbroek (1686-1736) edappare, nelle sue linee principali, in progetti del 1720.

Con questo strumento è possibile dimostrare il principio di Archimede che attorno al 1860 veniva enunciato così: un corpo immerso in un liquido perde tanto del proprio peso quant'è il peso del liquido spostato. Sotto a uno dei piatti della bilancia sono posti due cilindri:il superiore cavo (A) e l’inferiore pieno (B) con volume uguale alla capacità del primo. La bilancia viene posta inizialmentfig 1 bilancia idroe all’equilibrio con i cilindri liberamente appesi. Poi si immerge il cilindro B in un liquido (generalmente acqua) e si riporta il tutto in equilibrio riempiendo con lo stesso liquido il cilindro A. Il principio d'Archimede trovasi così dimostrato. (Tratto da “Trattato elementare di fisica sperimentale ed applicata e di meteorologia” di A. Ganot, Milano 1861)


 Bilance analoghe appaiono anche in scritti precedenti, come nel famoso Éléments de physique expérimentale et de météorologie di Claude Servais Mathias Pouillet, Parigi, 1847.

 

Nel modello che appartiene al Gabinetto di Fisica del Liceo “Virgilo” si notano alcune differenze:
·       al di sotto dei patti è fissata una tavoletta con gancio per poter sospendere gli accessori;
·       il giogo è sollevabile mediante un sistema a vite in modo da operare al di sotto dei piatti.

 
fig 2 bilancia idro
Oltre che per dimostrare il principio di Archimede, la bilancia idrostatica può essere utilizzata per misurare la densità di solidi non galleggianti e non solubili nel liquido campione. Mediante un filo (di massa trascurabile) si sospende il solido, di cui si vuole determinare la densità, al di sotto di uno dei piatti della bilancia e se ne misura la massa. Si immerge poi il solido in acqua e si ristabilisce l'equilibrio con una massa aggiuntiva. Il rapporto tra la massa del campione a secco e quella addizionale, moltiplicato per la densità del liquido fornisce la densità del solido. Con metodo analogo è possibile risalire, nota la densità, al volume di un solido irregolare.fig 3 bilancia idro