Un submarino

Un submarino, como cualquier otro cuerpo sumergido, parcial o totalmente, en el seno de un líquido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del líquido que desaloja (Principio de Arquímedes).

Ejemplo:

a) De una balanza cuelgo un cuerpo de 1m³ de volumen. La balanza indica un peso de 30 000 N en el aire.

b) Al mismo cuerpo, suspendido de la misma balanza, lo sumerjo en agua hasta la mitad de su volumen. En este estado, la balanza ya no indicará el mismo peso anterior sino que será menor.

c) La cantidad de agua desplazada por el cuerpo al sumergirlo hasta la mitad de su volumen será de 0.5 m³. El peso de 0.5 m³ de agua es de 5000 N.

d) La balanza indicará 25 000 N. Es decir, 30 000 N – 5 000 N = 25 000 N. El empuje “E”, también llamado “empuje hidrostático”, es una fuerza que siempre se opone al peso “P” del cuerpo sumergido.

e) El peso real del cuerpo es P = 30 000 N y el empuje del agua es E = 5 000 N. La balanza medirá, entonces lo que se llama el “peso aparente Pa” del cuerpo sumergido

[1]…………………..Pa = P – E = 30 000 N – 5 000 N = 25 000 N

P = peso real del cuerpo (N) = medido por la balanza con el cuerpo fuera del agua.

E = empuje del fluido (N) = peso del líquido desalojado por el cuerpo al sumergirse.

Pa = P – E = peso aparente del cuerpo sumergido (N)

f) Si al cuerpo lo sumergimos totalmente, el volumen del agua desalojado será igual al volumen del cuerpo y, en nuestro caso, la balanza indicará un Pa = 20 000 N porque el empuje “E” será igual al peso de 1 m³ de agua

[2]…………………..Pa = P – E = 30 000 N – 10 000 N = 20 000 N

g) El valor del “Pa” puede tomar valores positivos, negativos o “cero”

[3]……Pa > 0 …significa...Pa = P – E > 0 ….. P > E…→…”el cuerpo se hunde”

[4]……Pa < 0 …significa…Pa = P – E < 0 ….. P < E…→…”el cuerpo sube”

[5]……Pa = 0 …significa…Pa = P – E = 0 ….. P = E…→…”el cuerpo está en

equilibrio, no sube ni baja”

SUBMARINO

En el caso de un submarino se dan los tres casos anteriores [3], [4], [5]

1) Cuando el submarino flota en la superficie [5], su (Pa=0) porque su “P” es igualado por el “E” del agua que desplaza la porción de su casco debajo del agua.

2) Para la inmersión [3] el submarino expele aire de las cámaras de flotación y deja entrar agua a esas cámaras de modo que su (Pa>0).

3) El submarino desciende hasta la profundidad deseada y se estabiliza insuflando de nuevo aire en las cámaras para desplazar agua de modo de lograr nuevamente (Pa=0).

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