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MeteoSvizzera-Blog | 04 settembre 2025
Una bottiglia con un po' d'aria all'interno può galleggiare nell'acqua. Tuttavia, non lo farà a lungo, perché reagisce alle condizioni meteorologiche.
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Era una calda serata dell'estate scorsa quando il blogger ebbe un'illuminazione. Del tutto inaspettatamente, durante un aperitivo. Il suo compagno ebbe infatti l'ottima idea di concedersi insieme una bevanda fresca nel lago.
Dopo un po' di tempo, i due erano immersi nell'acqua fino al petto e le bottiglie erano vuote. La persona amata raccontava della sua giornata, mentre il blogger si poneva una sfida: sarebbe riuscito a far galleggiare la bottiglia nell'acqua? A tal fine, la quantità d'aria nella bottiglia deve essere tale che la bottiglia non salga in superficie né affondi sul fondo. Affinché l'aria non possa fuoriuscire, il collo della bottiglia deve essere rivolto verso il basso, motivo per cui l'impresa non è affatto facile. (Naturalmente il blogger ascoltava sempre con grande attenzione, cosa pensate che facesse altrimenti?!)
Ad un certo punto sembrava che la bottiglia avesse quasi raggiunto questo stato di galleggiamento, poiché non sembrava più sporgere dalla superficie dell'acqua. Per verificare se la bottiglia galleggiava davvero, il blogger l'ha spinta di circa un metro sotto la superficie. Lì sotto, la bottiglia ha deciso di scendere lentamente verso il fondo. Quindi il blogger la sollevò di nuovo e la lasciò andare appena sotto la superficie dell'acqua. Qui la bottiglia decise di risalire verso l'alto. Ripetendo l'esperimento si ottenne lo stesso risultato: in basso la bottiglia affondava, in alto risaliva.
Dopo una breve pausa di riflessione, il blogger capì chiaramente ciò che stava osservando e lo comunicò con entusiasmo alla sua persona preferita. Nel suo sguardo non era facile trovare meraviglia. Forse la scoperta aveva poco a che fare con ciò di cui stava parlando?
La spinta verso l'alto varia con la profondità
La spinta verso l'alto che un oggetto subisce nell'acqua è pari al peso dell'acqua spostata. Quindi, se si immerge sott'acqua una bottiglia PET vuota (o meglio, piena d'aria) da 1 litro, si avverte una spinta di 1 kg.
La bottiglia di vetro utilizzata nell'esperimento descritto sopra era riempita per circa metà con aria. Secondo una stima approssimativa, il volume d'aria era quindi di 170 millilitri e la spinta di galleggiamento corrispondente era di 170 grammi. Vicino alla superficie, questa spinta era evidentemente sufficiente per far salire lentamente la bottiglia. Quando la bottiglia è stata spinta verso il basso, la maggiore pressione dell'acqua ha compresso leggermente l'aria all'interno della bottiglia. Di conseguenza, il volume dell'acqua spostata è diminuito leggermente e la spinta è stata leggermente inferiore a 170 g. A questo punto la spinta non era più sufficiente e la bottiglia è affondata lentamente.
Se si riesce a trovare la profondità dell'acqua alla quale l'aria ha esattamente il volume giusto, la spinta idrostatica corrisponderà esattamente al peso della bottiglia. In questo caso, la bottiglia galleggerà per sempre alla stessa profondità. Almeno in teoria.
La bottiglia è allo stesso tempo un barometro e un termometro
In realtà, la bottiglia non rimane per sempre in sospensione. Se, ad esempio, l'acqua si raffredda leggermente durante la notte, anche l'aria nella bottiglia diventa più fredda. Di conseguenza, il volume d'aria diminuisce e la bottiglia affonda. In questo senso, la bottiglia funziona come un termometro. Se la temperatura scende, la bottiglia affonda.
Ma la bottiglia è anche un barometro. La pressione che l'aria nella bottiglia subisce non è solo quella dell'acqua, ma anche quella esercitata dall'atmosfera sulla superficie dell'acqua. Se la pressione atmosferica diminuisce a causa dell'arrivo di una zona di bassa pressione, diminuisce anche la pressione nella bottiglia. A causa della minore pressione, l'aria nella bottiglia si espande e la bottiglia sale di conseguenza. Si applica quindi la seguente regola meteorologica: se la bottiglia sale, arriverà la pioggia, se la bottiglia scende, il tempo sarà bello.
Intanto, la persona amata fissava l'orizzonte con espressione impassibile. A quanto pare questo la aiutava a seguire con attenzione le spiegazioni. Alla fine, il blogger ha quindi proposto una piccola gara per alleggerire l'atmosfera: chi riusciva a far galleggiare la propria bottiglia nell'acqua nel minor tempo, poteva prendere una seconda bottiglia piena dal cestino da spiaggia. Il partecipante designato al concorso si è però limitato a voltarsi e a dire: «Va bene, vado. Una seconda bottiglia mi farebbe comodo adesso».
P.S. Ovviamente, alla fine della serata le bottiglie non galleggiavano nell'acqua, ma giacevano nel contenitore del vetro usato, indifferenti alla pressione atmosferica e alla temperatura.
Il diavoletto di Cartesio
Naturalmente il blogger non ha scoperto nulla di nuovo: la bottiglia è un classico "diavoletto di Cartesio". Sul web si possono trovare facilmente le istruzioni per costruirsi da soli il proprio "diavoletto", senza bisogno di andare al lago, ad esempio qui.
Il funzionamento delle bottiglie rovesciate e del "diavoletto di Cartesio" si spiega con:
- il principio di Archimede: un corpo immerso in un fluido (liquido o gas) riceve una spinta verso l'alto pari al peso del fluido che il corpo stesso ha spostato.
- la legge di Pascal: una variazione di pressione applicata a un fluido incomprimibile confinato in un contenitore viene trasmessa inalterata in ogni punto del fluido e su tutte le superfici a contatto con esso, in tutte le direzioni.
Altre applicazioni:
- il giubbotto ad assetto variabile (GAV o BCD) usato dai sub
- i palloni aerostatici
(tradotto e adattato dal tedesco, originale qui)