Principio de arquímedes

Principio de Arquímedes

Rodolfo López Orozco

Principio de Arquímedes (Flotabilidad)

Un cuerpo en un fluido, ya sea que flote o esté sumergido, experimenta una fuerza hacia arriba igual al peso del fluido que desplaza.

Podemos representar este principio de forma matemática como sigue:

Fuerza de flotación: F =γ *V donde: F = fuerza de flotación. γ = peso específico del fluido. V = volumen desplazado del fluido.

Para fines más prácticos sustituimos las variables, obteniendo la relación siguiente: Fuerza de flotación: E=Pe*V donde: E= Fuerza de flotación. Pe= Peso específico del fluido. V= Volumen desplazado del fluido.

*el peso de un objeto sólido es el producto de su volumen total por su peso epecífico, es decir: w= γ*V

Cabe mencionar que el peso de un objeto será aplicado siempre desde su centro de agravedad hacia la dirección negativa (hacia abajo).

El punto anterior siempre debe cumplirse, en caso de que un objeto se mueva la linea de aplicación entre el centro y el peso se moverá, a la nueva vertical creada se le llamará Metacentro

La corona del rey

Breve explicación del uso del principio de arquímedes.

Demostración del principio de arquímedes

Diferentes casos:

El cuerpo se hunde si este es más denso que el fluido. P > E

Caso 1.-

Caso 2.-

El cuerpo flota si este es menos denso que el fluido. P < E

Caso 3.-

Si la densidad del cuerpo y el fluido es la misma este permanece en equilibrio dentro del fluido. P = E

Objetos sujetos al principio de arquímedes

Los cuerpos flotan o se hunden según su densidad sea mayor o menor que la del líquido. Ejemplo:

Barcos: Estos flotan debido a que la cantidad de volumen de agua desalojada por la parte sumergida es mayor al peso total del barco. Boyas: Son cuerpos flotantes debido a que en su interior contiene aire el cual los hace menos densos que la superficie del agua donde estas se encuentran.

Submarino: Aumenta o disminuye su peso permitiendo la entrada o salida del agua. Ludion: Su peso es menor que el agua desalojada en el frasco, al presionar la membrana aumenta su peso al permitir entrar agua dentro del mismo, al liberar la presión el efecto es contrario.

Iceberg: La mayor parte de estos se encuentra sumergida por tanto genera el mismo efecto que los barcos. Aerostatos: El peso del aire que desalojan debido a su gran volumen es mayor que su peso ya que el gas utilizado es de menos dencidad que el aire.

En conclusión el principio de arquímedes hace una relación entre el peso de un objeto con el volumen específico desalojado de un fluido. Variando estos factores obtendremos cualquiera de los 3 casos antes mencionados. De igual manera nos da una introducción a otros temas de relación directa como: tensión superficial, sustentación e hidraúlica en general.

¡Gracias!