Ley Arquímedes

LA FLOTABILIDAD

VAMOS A INVESTIGAR.

Seguro que alguna vez te has preguntado por qué flotan los grandes barcos, a pesar de estar hechos de grandes cantidades de metal, pesando toneladas y toneladas, o cómo es posible que un submarino pueda flotar y hundirse en el agua, siendo también muy pesado. En esta actividad daremos respuesta a tus preguntas, pero antes definamos la palabra flotabilidad:

Se dice que un cuerpo está en flotación cuando permanece suspendido en un entorno líquido o gaseoso, es decir en un fluido.(Por ejemplo el agua). Este flota básicamente por el aire almacenado en el cuerpo.

La flotabilidad de un cuerpo dentro de un fluido estará determinada por las diferentes fuerzas que actúen sobre el mismo y el sentido de las mismas, es decir, cuando un cuerpo está sumergido en el agua, ésta lo empuja hacia arriba, por eso parece que pesa menos. La flotabilidad es positiva cuando el cuerpo tienda a ascender dentro del fluido, es negativa cuando el cuerpo tiende a descender dentro del fluido, y es neutra cuando se mantiene en suspensión dentro del fluido. La flotabilidad viene establecida por el Principio de Arquímedes, y si el cuerpo fuera de naturaleza compresible su flotabilidad se verá modificada al variar su Volumen.

El cálculo y modificación de la capacidad de flotación de un cuerpo tiene importantes aplicaciones en la vida cotidiana como pueden ser:

  • Diseño de naves: Barcos, submarinos.
  • Diseño de aerostatos: Globo, zepelines.
  • Práctica de deportes subacuáticos: (Buceo, pesca submarina, etc.)

– Preguntas para pensar:

  • ¿Por qué crees que los grandes portaviones flotan?
  • Busca el significado de las palabras que no comprendas del texto anterior y copia su significado.
  • ¿Cómo crees que funciona un submarino?

Principio de Arquímedes

El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.

A.-Fuerzas de empuje vertical hidrostático de Arquímedes. Ejemplo.

Cuando se sumerge un cuerpo en un líquido parece que pesara menos. Es fácil comprobarlo, con una balanza.

Equilibramos la piedra de la izquierda; al sumergirla en agua el equilibrio se rompe.

Conclusión: Todo cuerpo sumergido recibe una fuerza de abajo hacia arriba, esta fuerza se llama empuje.

B.-Volumen del líquido desalojado. Ejemplo

De los dos cilindros de la figura, el hueco (B) contiene exactamente al macizo (A).

Al sumergir este se derrama cierto volumen de agua que ocupa exactamente el hueco.

Conclusión: Todo cuerpo sumergido desaloja un volumen de líquido exactamente igual a su propio volumen.

Valor del Empuje.. Arquímides relaciona las conclusiones anteriores a través del siguiente experimento:

Del platillo corto de una balanza colgó una piedra; en ese platillo colocó una vasito vacío; luego equilibro la balanza con pesas.

Sumergió la piedra en un vaso que tenía agua hasta el borde: se rompió el equilibrio de la balanza y se derramó agua, que recogió en otro recipiente.

En el vasito colocado en el platillo volcó el agua recogida. Al terminar la tercera operación la balanza recobró su equilibrio.

Conclusión: El empuje es igual al peso del líquido desalojado.

Principio de Arquímedes.. Reuniendo todas las conclusiones anteriores obtenemos el siguiente enunciado:

"Todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido (líquido o gas), experimenta una fuerza (empuje) vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado".

Pues claro, no podemos dejarnos uno de los experimentos más famosos de la Historia, ese que hizo salir a Arquímedes gritando de su bañera "Eureka". Vamos a descubrir que un objeto introducido en un líquido desplaza su volumen


En nuestra vida diaria el Principio de Arquimides podemos hacer observaciones como las siguientes

Cuando nos sumergimos en una piscina o en el mar parece que somos más ligeros, decimos que pesamos menos.

Los globos que se venden a los niños se elevan en el aire al soltarlos.

Un trozo de hierro no flota, en general, sobre el agua, pero si le damos la forma adecuada, pensemos en un barco, vemos que flota.

¿Por qué flotan los barcos?

Es decir, existe una fuerza que empuja al barco de abajo hacia arriba haciéndolo flotar. Esto lo sabemos gracias al sabio Arquímedes quien hace dos mil años, señaló el principio de porqué los objetos flotan: "Cuando sumergimos un objeto en el agua éste flota por una fuerza igual al peso del líquido que desplaza.

Procedimiento.

1.-Vierte 100 ml de agua en el vaso grande. Procura hacer que flote la moneda Imposible, ¿verdad?

2.-Coloca ahora la moneda en el vasito. Despues procura hace que flote el vasito en el vaso grande.

3.-Añade otras monedas hasta que el vasito se hunda

Explicación.

Acabas de experimentar el Principio de Arquimedes El vasito desplaza suficiente agua como para flotar, aunque se añada la masa de una o de varias monedas.