el principio de arquímedes. en nuestra vida diaria podemos hacer observaciones como las siguientes:
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El Principio de
Arquímedes
En nuestra vida diaria podemos hacer
observaciones como las siguientes:
Cuando nos sumergimos en una piscina o en el mar parece que
somos más ligeros, decimos que pesamos menos.
Los globos que se venden para niños se elevan en el aire al
soltarlos.
Un trozo de hierro no flota, en general, sobre el agua, pero si le
damos la forma adecuada, pensemos en un barco, vemos
que flota.
La explicación científica de estos hechos la encontró, en el siglo III a.C.,
ARQUÍMEDES.
Los fluidos ejercen fuerzas ascensionales sobre los objetos
situados en su seno.
La naturaleza y valor de estas fuerzas quedan determinadas en el Principio
de Arquímedes
Principio de Arquímedes
"Todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido
(líquido o gas), experimenta una fuerza (empuje) vertical y hacia
arriba igual al peso del fluido desalojado"
Empuje (E)
Peso= mg
peso del fluido desalojadoEmpuje =
El peso de este volumen de líquido, es el EMPUJE
E = Peso (líq desalojado)
E = m (liq desalojado).g
E = V (líq desalojado).d (líq) . g
Cálculo del valor del empuje:
Empuje (E)
Peso= mg
d = m/V
no depende de la cantidad de fluido
depende de la densidad del fluido
depende del volumen sumergido
E = V (líq desalojado) .d (líq) . g
Se observa que:
¿Cómo saber si un cuerpo flotará o se hundirá en un fluido ?
PESO DEL CUERPOPESO DEL CUERPO EMPUJE DEL LÍQUIDOEMPUJE DEL LÍQUIDO
P = mcuerpo.g E = mlíquido desalojado.g
d = m/V
P = dcuerpo.Vcuerpo.g E = dlíquido.Vlíquido desalojado.g
Imaginemos que el cuerpo está totalmente sumergido, sobre él actúan dos fuerzas:
Peso= Peso= Empuje Peso= Peso= Empuje
Podemos distinguir tres
casos
Podemos distinguir tres
casos
Peso < EmpujePeso < EmpujePeso < EmpujePeso < Empuje
Peso > EmpujePeso > EmpujePeso > EmpujePeso > Empuje
1. Que el peso y el empuje sean iguales:
Peso = Empuje
El cuerpo estará en equilibrio
(fuerza resultante nula) "flotará entre aguas"
P = dcuerpo.Vcuerpo.g E = dlíquido.Vlíquido desalojado.g
Peso = Empuje
dcuerpo = dlíquidodcuerpo = dlíquido
2. Que el peso sea menor que el empuje:
Peso Peso < < EmpujeEmpuje
El cuerpo ascenderá y quedará flotando
P = dcuerpo.Vcuerpo.g E = dlíquido.Vlíquido desalojado.g
Peso < EmpujePeso < Empuje
dcuerpo < dlíquido
dcuerpo < dlíquido
3. Que el peso sea mayor que el empuje: Peso > EmpujePeso > Empuje
El cuerpo se hundirá.
P = dcuerpo.Vcuerpo.g E = dlíquido.Vlíquido desalojado.g
dcuerpo > dlíquidodcuerpo > dlíquido
Peso > EmpujePeso > Empuje
El cuerpo se hunde
El cuerpo está en equilibrio
El cuerpo flota
dcuerpo < dlíquidodcuerpo = dlíquido
dcuerpo > dlíquido
Los barcos flotan
Están diseñados de tal manera para que la parte sumergida desplace un volumen de agua igual al peso del barco, a la vez, el barco es hueco (no macizo), por lo que se logra una densidad media pequeña.
Todos los barcos llevan una línea pintada alrededor del casco, de tal forma que si es visible por todos lados significa que el barco está cargado adecuadamente pero si alguna parte de la línea resulta cubierta por el agua indica que hay un exceso de carga que puede hacer peligrar la flotación del barco.
Arquímedes y la corona de oro
¿A qué se llama peso aparente de un cuerpo?
P =6 N Pa = 4N
Pa = P - EPa = P - E
La bola “aparenta” pesar menos cuando está sumergida.
La bola “aparenta” pesar menos cuando está sumergida.
Peso (aparente)=Peso (real)- Empuje
Pa = P - EPa = P - E
Y más….
Si un cuerpo flota, ¿qué volumen del cuerpo está sumergido? ¿y qué volumen emerge?
Si el Empuje que calculamos suponiendo el cuerpo totalmente sumergido es mayor que el Peso real de dicho cuerpo, éste flotará.
El volumen de líquido desalojado no coincide con el volumen del cuerpo.E = Peso (líq. desalojado) = m (líq. desalojado) . g = V (líq. desalojado). d (líq). g
Si el cuerpo flota mantendrá una parte sumergida y otra emergida de tal forma que: Peso real del cuerpo (m.g) = E (peso del líquido desalojado)