Un sottomarino funziona sfruttando principi di fisica e ingegneria per muoversi sott’acqua, immergersi e riemergere. Ecco come funziona nei suoi aspetti principali:

1. Principio di galleggiamento

Il sottomarino utilizza il principio di Archimede per immergersi e riemergere. Questo principio stabilisce che un corpo immerso in un fluido riceve una spinta verso l’alto pari al peso del fluido spostato. In altre parole, la capacità del sottomarino di galleggiare o affondare dipende dalla sua densità rispetto a quella dell’acqua.

2. Immersione e risalita

Il sottomarino può controllare la sua profondità grazie ai serbatoi di zavorra:

• Zavorra piena d’acqua: Quando il sottomarino vuole immergersi, riempie questi serbatoi con acqua. Questo aumenta la densità complessiva del sottomarino, facendolo affondare.
• Zavorra piena d’aria: Quando il sottomarino vuole risalire in superficie, espelle l’acqua dai serbatoi e li riempie d’aria compressa. Questo riduce la densità, permettendo al sottomarino di galleggiare.

3. Propulsione

I sottomarini sono dotati di motori che li spingono attraverso l’acqua. La propulsione varia a seconda del tipo di sottomarino:

• Sottomarini convenzionali: Utilizzano motori diesel-elettrici. I motori diesel funzionano quando il sottomarino è in superficie, generando elettricità che carica delle batterie. Quando il sottomarino è immerso, usa l’energia delle batterie per alimentare i motori elettrici.
• Sottomarini nucleari: Sono alimentati da un reattore nucleare che genera calore per produrre vapore e far funzionare le turbine, fornendo una fonte continua di energia sia in superficie che sott’acqua.

4. Timoni e superfici di controllo

Per muoversi nell’acqua e cambiare direzione, il sottomarino utilizza timoni e superfici di controllo, che funzionano come gli alettoni di un aereo. Questi possono inclinare il sottomarino in modo da dirigersi verso l’alto, il basso o lateralmente.

5. Pressurizzazione e abitabilità

A grandi profondità, la pressione dell’acqua aumenta enormemente. Il corpo del sottomarino è progettato per resistere a questa pressione grazie a uno scafo resistente (di solito in acciaio o titanio) che mantiene una pressione interna stabile e sicura per l’equipaggio. All’interno, il sottomarino è pressurizzato per consentire agli esseri umani di vivere e lavorare comodamente.

6. Navigazione

I sottomarini usano una serie di strumenti per navigare, inclusi:

• Sonar: Sistema che utilizza onde sonore per rilevare oggetti sott’acqua, molto simile al radar nell’aria. Esistono due tipi: attivo (invia onde e rileva il riflesso) e passivo (ascolta i suoni circostanti).
• Inerzia e GPS: Anche se sott’acqua non può ricevere segnali GPS, il sottomarino utilizza sistemi di navigazione inerziale per mantenere la rotta. In superficie, può ricalibrare la sua posizione tramite GPS.

7. Respirazione e gestione dell’ossigeno

I sottomarini dispongono di sistemi che riciclano l’aria, eliminando il diossido di carbonio prodotto dalla respirazione e aggiungendo ossigeno da serbatoi stoccati a bordo. Nei sottomarini nucleari, l’acqua può essere scomposta tramite elettrolisi per produrre ossigeno.

In sintesi, un sottomarino è un veicolo complesso che sfrutta principi fisici per immergersi, galleggiare, muoversi e garantire la sicurezza dell’equipaggio mentre opera in un ambiente ostile come le profondità marine.