Principio De Arquimedes

Flotación y el principio de Arquímedes.

Cuando hablamos de que un objeto flota, probablemente pensamos en un barco o un submarino que puede sumergirse en el océano. Pero seguramente no pensamos en objetos que flotan en el aire, aunque de niños jugamos con globos llenos de helio, o vimos globos aerostáticos. Sin embargo, para todos es claro que no todo flota en el aire o en el agua. ¿Por qué algunos objetos pueden flotar? ¿Qué es lo que permite que esto suceda?

Los griegos también se habían hecho estas preguntas. Una leyenda cuenta que Arquímedes (287-212 a. C.), como sabio de Siracusa, fue llamado por el rey Hierón II, quien deseaba confirmar si su corona estaba hecha solamente de oro como decían los artesanos que la habían fabricado, o si también le habían puesto plata.

Se dice que, al estar en el baño público, Arquímedes observó que al introducirse en el agua, el nivel de ésta subía. Consideró que la cantidad de agua desplazada estaba en relación con su peso. Pensó entonces que con la corona ocurría lo mismo y como el peso (en realidad la masa) dependía de su densidad, una corona que no fuera sólo de oro, desplazaría una cantidad de agua diferente a una de oro puro. Esta experiencia dio pauta para que Arquímedes resolviera el problema de la corona, pero además le permitió establecer lo que ahora conocemos como principio de Arquímedes:

Un objeto total o parcialmente sumergido en un liquido, flotará debido a la fuerza, de magnitud igual al peso del liquido desplazado, con la que el liquido actúa sobre el objeto.

Esta fuerza se conoce como fuerza de flotación y actúa en sentido contrario al peso del objeto. La fuerza de flotación tiene su origen en la presión del interior del líquido.

Una característica diferente de cada material es su peso ademas, en objetos con igual volumen, por ejemplo, una canica y un balín de acero, el peso del balín sería mayor que el de la canica, lo cual indica otra característica que debemos considerar: la densidad.

Consideremos primero el caso de un objeto que no se hunde, como un cubo de madera. Si la madera flota, entonces el peso del cubo debe ser menor que la fuerza de flotación. El peso del objeto es:

Fig.1 Además de establecer el principio que lleva su nombre, Arquímedes hizo estudios sobre la balanza y construyó diversos artefactos que aún ahora se siguen utilizando.

Según el principio de Arquímedes, la fuerza de flotación es igual al peso del fluido desplazado, por lo que:

Como el peso del cuerpo es menor que la fuerza de flotación porque la madera flota:

Pobjeto < Fflotación

entonces:

Como el volumen del objeto sumergido es igual al volumen del agua desplazada, entonces:

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