El principio de Arquímedes

La flotación de un objeto en un fluido se basa en principios de física que han sido estudiados detalladamente desde siglos atrás y la flotación de un barco en el agua de un río o del mar está basada en estos mismos principios. El matemático griego Arquímedes describió en su tratado sobre los cuerpos flotantes el principio que establece que todo cuerpo sumergido en un líquido recibe un empuje hacia arriba igual al peso del líquido que desaloja.

especificando que el peso del barco ha de ser inferior al peso del agua que desplaza. Esta idea tan sencilla se puede concretar para el caso de un barco, que flotará en el agua si tiene un peso total menor que el peso del barco completamente lleno de agua. Esto se puede entender mejor observando una simple botella de plástico de las que se encuentran en cualquier supermercado. Si está llena de agua se hundirá en un río y en el mar, pero si está medio vacía flotará, ya que el aire que contiene pesa mucho menos que el agua. De la misma manera un barco debe contener el suficiente volumen de aire para flotar. A pesar de estar construido con materiales que por si mismos no flotan, como el acero o el hierro, el barco podrá flotar gracias al aire que contiene en su volumen

El principio descubierto por Arquímedes dice que todo cuerpo sumergido en un líquido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso de la masa del líquido que desplaza en la inmersión. Este empuje es una fuerza y se mide en N.

E = d . g . V

Si se denomina E a la fuerza de empuje vertical, esta se calcula por el producto de la densidad del líquido por la aceleración de la gravedad y por el volumen del líquido desplazado. Si se considera el valor estándar de g a la altura del nivel del mar, este será 9,81 m/s2, con lo cual, la expresión quedaría de la forma:

E = 9,81 . d . V

De acuerdo con este principio, que actualmente puede demostrarse teóricamente como un teorema de la Mecánica, todos los cuerpos que tengan una densidad media relativa menor que la del líquido flotarán en él.

La densidad del agua pura es de 1.000 kg/m3. La del cuerpo humano, por ejemplo, es de 950 kg/m3, es decir que las personas pueden flotar, incluso en agua pura, en todos los casos. En agua de mar o en aguas saladas en general, la densidad del líquido es aún mayor, lo que facilita la flotación.

El punto de aplicación de la fuerza de empuje hidrostático es el centro de gravedad de la masa de líquido desplazada.

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