Estabilidad de cuerpos flotantes en líquidos

ESTABILIDAD DE CUERPOS FLOTANTES EN LÍQUIDOS.

Nombre: Lya Gutiérrez

Cédula: 8-922-859

Nombre: Diana Ng

Cédula: 8-894-2059

Nombre: María Palma

Cédula: 8-932-403

Nombre: Sharon Thompson

Cédula: 8-921-1685

Resumen. La capacidad que tiene un cuerpo para sostenerse en fluido se conoce como flotabilidad. La flotabilidad es respalda por el “Principio de Arquímedes”, que cita que, si un cuerpo se encuentra parcial o completamente sumergido  en un fluido recibirá un empuje vertical  ascendente que será igual al peso del fluido desalojado. Para que un cuerpo tenga la facultad de flotar equilibradamente,  es necesario que  la sumatoria de las fuerzas y momentos  que actúan sobre el objeto sean anuladas, para lograr esto, el centro de gravitatorio del objeto debe estar alineado por debajo de la fuerza de empuje, de  esta forma el cuerpo al ser  sometido a cualquier estimulo exterior, puede crear un momento que lo llevará nuevamente a su posición original. La flotabilidad de un cuerpo no depende de la profundidad a la que se vea expuesta el objeto,  por eso podemos determinar que la misma se va a dar de manera positiva, si el cuerpo asciende dentro del fluido, será negativa, si el cuerpo  tiende a descender dentro del fluido y va a ser neutra, si el objeto se mantiene suspendido dentro del fluido.

Descriptores: centro de flotación, cuerpos flotantes, cuerpos sumergidos, estabilidad, flotabilidad.

1. Introducción.

La fuerza de flotabilidad fue descubierta por Arquímedes en el siglo III a.C. Su postura fue realizada a través de un principio que lleva su nombre, el cual establece: " Un cuerpo que se sumerge en un fluido experimenta una fuerza ascendente llamada empuje y que es igual al peso del fluido desplazado por el”. Este principio de carácter empírico fue posteriormente avalado mediante las leyes de Newton. Donde, la fuerza de flotabilidad tiene su naturaleza en las presiones que ejerce el fluido sobre el cuerpo, cuando éste se encuentra sumergido en su interior. Cuando un cuerpo se sumerge total o parcialmente en un fluido, una porción del fluido es desplazado, teniendo en cuenta la presión que el fluido ejerce sobre el cuerpo se determina que la fuerza de flotabilidad va a actuar de manera vertical ascendente  la cual neutraliza  la presión ejercida por el centroide del volumen desplazado el cual actúa de manera vertical pero de manera descendente. La magnitud de la fuerza de flotabilidad es equivalente al peso del volumen desplazado, por lo tanto, si el peso es menor que el del fluido que desplaza al sumergirse el cuerpo debe flotar y hundirse si es más pesado  que el mismo volumen del líquido donde está sumergido. Para  la comprobación del enunciado de Arquímedes comprobamos experimentalmente la fuerza de flotabilidad ejercida sobre una barcaza que se encontraba parcialmente sumergida sobre agua.

2. Materiales y métodos.

2.1. Materiales.

    Barcaza de 343 mm x 204 mm x 79 mm (que en su conjunto tiene un peso aproximado de 5 kg), recipiente plástico, cinta métrica, pie de rey, agua.

2.2. Métodos.

Antes de empezar tomaremos en consideración la figura 8 del anexo de la guía proporcionada por el profesor. Como primer paso se tomarán las dimensiones de las diferentes partes que constituyen el cuerpo flotante, descritas en la figura 8 del anexo de la guía. Tomadas las medidas verter agua en el recipiente de plástico, hasta lograr que la barcaza flote. Seguido de esto colocar el peso que puede ser desplazado verticalmente en la parte inferir, hasta que tope con la escala horizontal. Luego desplazar el otro peo de manera horizontal hasta que el péndulo y el mástil estén perfectamente alineados, observar y registrar la profundidad en la Tab. 3. Realizar los cálculos correspondientes.

3. Resultados y discusión.

3.1. Resultados.

Resultados

Tabla 1. Dimensiones para algunos de los elementos que constituyen el flotador.

Tabla 2. Dimensiones de algunos de los elementos que constituyen el flotador con eje vertical y horizontal.

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