Bilancia idrostatica

La bilancia idrostatica è un semplice ma ingegnoso strumento, utilizzato sia per la dimostrazione pratica del principio di Archimede (secondo il quale un corpo immerso in un liquido riceve una spinta dal basso verso l’alto uguale al peso del volume del liquido spostato) sia per determinare la densità (massa/volume) di solidi e liquidi.
Nel 1586 Galileo Galilei, nel suo breve trattato “La bilancetta”, descrive il progetto di una bilancia idrostatica a dimostrazione che Archimede avrebbe risolto il famoso inganno della corona di Ierone diversamente da come ci viene tramandato da Vitruvio perchè “al modo era in tutto fallace e privo di quella esattezza che si richiede nelle cose matematiche”(1). Per questo Galileo elabora uno strumento, la “bilancetta”, appunto, che avrebbe realizzato praticamente soltanto nel 1609.
Si tratta di una semplice bilancia a leva con fulcro centrale: a uno dei due piatti veniva sospeso un cilindro in ottone e cavo, al di sotto del quale un altro cilindro in ottone, identico ma pieno, Una volta stabilito l’equilibrio con un contrappeso, il cilindro massiccio veniva inserito in un recipiente pieno d’acqua. Con l’immersione nel liquido si creava una nuova forza, detta appunto spinta di Archimede, che sollevava il peso verso l’alto, rompendo in questo in questo modo l’equilibrio. Ma se poi veniva versata dell’acqua nel cilindro cavo superiore, presto l’equilibrio si stabiliva a riprova che la spinta è proporzionale al peso del volume di liquido spostato dal cilindro pieno.
Inoltre, la stessa bilancia poteva essere utilizzata per determinare la densità o il peso specifico di un liquido o il peso specifico dei solidi. Per questi ultimi si pesava il campione prima nell’aria e poi mentre erano posti nell’acqua. Per determinare il peso specifico di un liquido, poi, si fissava a uno dei bracci della bilancia un peso campione e lo si pesava nell’aria, nell’acqua e nel liquido considerato.

(1) Galileo Galilei, La bilancetta, in Opere di Galileo Galilei, 1586