Flotacion

FLOTACIÓN

Cuando hablamos de flotación hacemos referencia a la fuerza resultante del fluido que actúa sobre un cuerpo. Un cuerpo en flotación sólo está en contacto con fluidos y la fuerza superficial causada por los fluidos esta en equilibrio con la fuerza de gravedad que actúa sobre el cuerpo. El principio de Arquímedes “Todo cuerpo sumergido en un líquido experimenta un empuje verticalascendente igual al peso del volumen del líquido desalojado.” Este principio es válido para dos casos, para cuerpos totalmente sumergidos y para cuerpos en la interfaz de dos fluidos no miscibles.
Al cuerpo totalmente sumergido ó parcialmente sumergido se le ejerce una presión ascendente de igual magnitud que el peso propio del cuerpo. En este caso se puede observar que las componentes horizontalesde las fuerzas de presión hidrostática se eliminan, es decir solo experimenta una fuerza vertical hacia arriba. Al hacer diagrama de fuerzas verticales y al despejar la fuerza de empuje tenemos:

FE=γ∀

Esta ecuación nos dice que la Fuerza de empuje es igual al (γ) peso especifico multiplicado por (∀) volumen del cuerpo, está dirigida hacia arriba. El punto de aplicación de dicha fuerza deempuje coincide con el centroide del volumen desplazado, y se conoce como centro de flotación o de carena.
Es importante decir que esto es válido para γ constante, si γ varia con la profundidad, como en un fluido por capas, la magnitud de la fuerza de empuje es igual al peso del fluido desplazado, en este caso tenemos suficientes datos para calcular la fuerza de empuje :

∀=F1-F2γ1-γ2 ,W=F1γ2-F2γ1γ2-γ1

Donde (∀) y el (W) son el volumen y el peso del objeto respectivamente.

ESTABILIDAD

La estabilidad está asociada a cuerpos sumergidos y a cuerpos parcialmente sumergidos o flotantes.
* Equilibrio Estable: Se dice que un cuerpo está en posición de equilibrio estable cuando al ser desplazado este vuelve a su posición original, este tipo de equilibrio lo tienen loscuerpos que tienen el centro de gravedad abajo del centro de flotación.

* Equilibrio Inestable: Se dice que un cuerpo está en posición de equilibrio inestable cuando al ser desplazado así sea ligeramente este se mueve a otra posición de equilibrio, este tipo de equilibrio lo tienen cuerpos que el centro de flotación está por debajo del centro de gravedad.

* Equilibrio Indiferente: Se dicecuando la fuerza actuante origina un movimiento de rotación continua del cuerpo, cuya velocidad es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza y cuya duración es duración es la misma que la de dicha fuerza. Este tipo de equilibrio lo tienen cuerpos cuya distribución de la masa es uniforme.
En esta figura muestra la sección transversal de un cuerpo

La figura al girar un ángulo θ,podemos ver que el centro de flotación esta en el centroide B’, cuando la vertical que pasa a través de B’ interseca la línea central original por encima de G, como en M, se produce un par restaurador; el cuerpo se encuentra en equilibrio estable. La intersección de la fuerza de empuje y la línea central se conoce como metacentro, denominado M. Cuando M se encuentra por encima de G el cuerpo esestable. Cuando se encuentra por debajo de G es inestable; y cuando se encuentra en G, esta en equilibrio es indiferente. La distancia MG se conoce como la altura metacéntrica y es una medida directa en la estabilidad del cuerpo. El par restaurador es
WMGsenθ
En el cual θ es el desplazamiento angular y W es el peso.

BARCO
Es una construcción cóncava y fusiforme, gracias a su forma es capazde flotar en el agua, es utilizado como medio de transporte.

* Funcionamiento: El barco tiene un funcionamiento en base al principio de Arquímedes, ya que el barco se comporta como un cuerpo parcialmente sumergido el cual experimenta una fuerza de empuje hacia arriba mayor que el peso del barco. Esto hace posible que flote, pero que hace que la fuerza de empuje sea mayor que el peso,...