La fuerza de flotación como factor importante de la Ley de Arquímedes
Según la ley de Arquímedes, cualquier cuerpo sumergido en un líquido o gas está sometido a una determinada fuerza. Esta fuerza se denomina comúnmente fuerza de flotación. En cuanto al valor de esta fuerza, resulta que es exactamente igual al valor del líquido desplazado por ella. Se ha comprobado que la fuerza de flotación se dirige siempre hacia arriba, de forma perfectamente vertical. La fuerza de flotación es también el resultado de la presión hidrostática ejercida sobre un sólido sumergido. La fuerza de flotación no depende de la forma del cuerpo sumergido y es mayor que el volumen del cuerpo sumergido y la densidad del líquido en el que está sumergido.
En otras palabras, la fuerza de flotación se produce cuando un cuerpo sólido se sumerge en un fluido. La fuerza que surge durante la inmersión y que empuja el cuerpo hacia arriba se llama fuerza de flotación.
¿De dónde procede la fuerza de flotación
Debemos hacernos una pregunta fundamental: ¿de dónde procede realmente esta fuerza La respuesta es inequívoca. Surge del hecho de que la presión en un fluido cambia con su profundidad. ¿Qué significa esto exactamente A saber, que cuanto más se profundiza, mayor es la presión. Por supuesto, la fuerza que actúa es diferente según el lugar en el que actúa sobre un cuerpo sumergido. Será diferente en la parte inferior del cuerpo y en la superior.
¿Cómo sabemos el valor de la fuerza de flotación
Gracias a Arquímedes, hoy sabemos que la fuerza de flotación es igual al peso del fluido que se desplaza (es decir, un cuerpo desplaza tanto líquido como el volumen de la parte del cuerpo que se sumerge en el líquido). A menos que todo el cuerpo esté sumergido, lo que importa es el volumen de todo el cuerpo sumergido. Cuando tratamos la flotabilidad, nos viene inmediatamente a la mente la posibilidad de que los cuerpos naden. Con este conocimiento, el mundo ha encontrado multitud de aplicaciones de esta teoría. He aquí algunos ejemplos de su aplicación en la práctica:
- Barcos. Su fuerza de flotación es igual a la fuerza de gravedad.
- Submarinos. Gracias a su maniobrabilidad, pueden hundirse o salir a la superficie según sea necesario.
- El hielo es más ligero que el agua y, por tanto, sube a la superficie.
Sin embargo, no todos los cuerpos tienen suficiente flotabilidad. Si un cuerpo tiene demasiado peso, no podrá subir a la superficie; un ejemplo serían las piedras.
Sin embargo, la mayoría de los objetos que pueden flotar libremente en la superficie tienen una gravedad específica cercana a la del agua; por lo tanto, se pueden derivar las condiciones para que los cuerpos floten
- si la densidad del cuerpo es mayor que la del líquido, el cuerpo se hunde
- si la densidad del cuerpo es menor que la del líquido, el cuerpo sube a la superficie
- si la densidad del cuerpo es igual a la del líquido, el cuerpo flota, completamente sumergido bajo la superficie del líquido
La fórmula de la fuerza de flotación:
Fw=pgVot
donde Fw = fuerza de flotación
p = densidad del líquido
g = aceleración debida a la gravedad
V = el volumen de la parte sumergida del cuerpo
Historia del origen de la Ley de Arquímedes
Según la leyenda, Hierón II, rey de Siracusa, encargó a Arquímedes que examinara la composición de su corona. Le preocupaba que no estuviera hecha de oro puro. Ello debía hacerse sin dañar la corona. Mientras se bañaba, Arquímedes observó que la cantidad de agua que salía de la bañera era igual al volumen del cuerpo sumergido en el agua. Inmediatamente se le ocurrió examinar la corona del rey, por lo que preparó un trozo de plata y otro de oro. Resultó que al sumergir el trozo de oro, salía menos agua, lo que sugería que la densidad del oro era mayor que la de la plata. Luego, al arrojar la corona a la bañera, observó que salía más agua que al sumergir un trozo del mismo peso, lo que demostraba que había una mezcla de otro metal en la composición de la corona.
El descubrimiento de Arquímedes dio al mundo nuevas posibilidades. Hoy en día, su descubrimiento se utiliza en muchos sectores importantes de la economía. Sobre todo en el transporte marítimo. Esto no habría ocurrido de no ser por un descubrimiento un tanto accidental. Gracias a su teoría, Arquímedes se convirtió en uno de los matemáticos griegos más famosos.
Idea clave
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Cuándo se usa?
Enumera las magnitudes con sus unidades.
Comprobación de la respuesta
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- Escribe la fórmula de "Fuerza de flotación" y despeja antes de sustituir los datos.
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Respuesta centrada en el usuario
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Cuándo se necesita realmente este tema
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El error más común es recordar el término pero ignorar la condición del problema. Si el resultado tiene unidad, escríbela junto a cada número; si es un tema lingüístico o de glosario, usa una frase completa.
Método completo de trabajo
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Si el resultado tiene unidad, escríbela junto a cada número; si es un tema lingüístico o de glosario, usa una frase completa. Empieza con una definición breve, muestra la regla y solo después sustituye los datos. Si el resultado tiene unidad, escríbela junto a cada número; si es un tema lingüístico o de glosario, usa una frase completa.
Ejemplo resuelto con comentario
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| Respuesta centrada en el usuario | Qué conviene recordar |
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| Cuándo se necesita realmente este tema | magnitud, unidad y relación |
| Errores que suelen debilitar la respuesta | El error más común es recordar el término pero ignorar la condición del problema. |
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Errores que suelen debilitar la respuesta
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Qué conviene recordar: Fuerza de flotación. Usa este tema cuando el ejercicio no pide solo el nombre, sino reconocer la condición, elegir la regla y justificar el resultado. Empieza con una definición breve, muestra la regla y solo después sustituye los datos.