PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES Y SUS APLICACIONES. FLOTABILIDAD DE UN BUQUE




“Un cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje igual al peso del volumen de fluido desalojado por el cuerpo” Arquímedes (S. III a. C)
http://www.iesaguilarycano.com/dpto/fyq/eureka.html

El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.
La explicación del principio deArquímedes consta de dos partes como se indica en las figuras:

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/arquimedes/arquimedes.htm
Este principio es de una importancia científica y de una aplicación práctica inmensas.
La teoría de los cuerpos flotantes, la de los areómetros y de la determinación de los pesos específicos se fundan en esta ley. Muchos problemas de la navegación y todoslos referentes al metacentro descansan igualmente en el principio de Arquímedes.
El principio de Arquímedes se demuestra experimentalmente por medio de la balanza hidrostática. Esta balanza se diferencia de la ordinaria en que tiene un pequeño gancho en la parte inferior de uno de los platillos del que se suspenden dos cilindros de metal, el inferior macizo y el superior hueco, cuya capacidad esigual al volumen exterior del cilindro macizo. Establecido el equilibrio, colocando peso en el platillo opuesto, se sumerge el cilindro inferior en el agua. El equilibrio se altera inmediatamente, y para restablecerle basta llenar de agua el cilindro superior, lo cual prueba que la pérdida de peso del otro cilindro es igual al peso del agua contenida en el cilindro hueco, cuyo volumen es igualexactamente al del cilindro sumergido. Este principio se demuestra también por el raciocinio. En efecto, considérese una masa líquida en equilibrio y que una parte de ella se solidifique tomando una forma regular o irregular, pero sin que aumente ni disminuya su volumen; entonces las presiones horizontales que sufre esa masa en tal estado deben destruirse mutuamente, y las presiones verticalesproducirán el equilibrio del cuerpo por obrar de abajo a arriba un empuje igual al peso de la masa; si se supone remplazado el fluido solidificado por un cuerpo sólido de igual forma y dimensiones, éste sufrirá las mismas presiones, puesto que únicamente dependen de la extensión de las superficies y de su posición en la masa fluida, reduciéndose todas aquellas presiones a una fuerza que obra de abajo aarriba o a un empuje igual al peso del líquido desalojado. Si el peso del cuerpo excede al empuje, desciende en el líquido y la fuerza que le solicita a descender estará representada por la diferencia entre el peso del cuerpo y el del líquido desalojado, bastando para sostenerle una fuerza igual a dicha diferencia.

Por medio del principio de Arquímedes se puede fácilmente obtener el volumen deun cuerpo que no se disuelva en el agua. Para esto se le suspende por medio de un hilo fino de un gancho de la balanza hidrostática, pesándole primero en el aire y después en el agua destilada a 4º. La diferencia de peso expresa el peso del agua desalojada, y como de este peso se deduce el volumen líquido desalojado, es evidente que también éste será el volumen del cuerpo sumergido.http://www.e-torredebabel.com/Enciclopedia-Hispano-Americana/V2/principio-arquimedes-fisica-D-E-H-A.htm









APLICACION DEL PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

Un globo de goma tiene 8 g de masa cuando está vacío. Para conseguir que se eleve se infla con gas de ciudad. Sabiendo que la densidad del aire es de 1,29 kg/m3 y la del gas de ciudad 0,53 kg/m3 determinar el volumen que, como mínimo, ha de alcanzarel globo para que comience a elevarse. Para que el globo inicie el ascenso, la fuerza del empuje ha de ser superior a la del peso:

E > P

En virtud del principio de Arquímedes:

E = V.d(aire).g

Ya que en este caso el fluido desalojado es el aire. Por otra parte, el peso P será la suma del peso del globo más el peso del gas ciudad que corresponde al volumen V, es decir:

P = 8.10-3...