principio de arquimedes

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MECÁNICA DE FLUIDOS
(FLUID MECHANICS)
TEMAS: Principio de Arquímedes ABSTRACT:

L I C.

J E I S S O N

A N D R É S

T A C H A

R A M Í R E Z

TEMA I: PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES.
FLOTABILIDAD: La flotabilidad, corresponde al fenómeno físico relacionado con la
aparente pérdida de peso de los objetos cuandoestán sumergidos en un líquido como
cuando se saca un objeto que está totalmente dentro del agua. Es mucho más fácil
levantar una piedra o una persona sumergida en el fondo de un río o de una piscina que
levantarla cuando está fuera del agua. La razón de ello es que, cuando la piedra está
sumergida, el agua ejerce una fuerza hacia arriba, en sentido opuesto a la gravedad. Esta
fuerza dirigidahacia arriba se llama fuerza de flotación.
Para entender el origen de la fuerza de flotación (figura 1) es importante considerar que
cuando un cuerpo está sumergido las fuerzas que el líquido ejerce sobre el cuerpo
producen presión contra la roca sumergida (las fuerzas están representadas por las
flechas en la figura). Estas fuerzas aumentan con la profundidad. Las fuerzas que actúan
ensentido horizontal contra los costados se cancelan mutuamente, de modo que la orca
no se mueve en esa dirección, pero las fuerzas que actúan hacia arriba contra la parte
inferior de la piedra son mayores que las que se ejercen hacia abajo contra la parte
superior porque la región inferior de la roca está a una profundidad mayor. La diferencia
entre esas fuerzas dirigidas hacia arriba y las que seejercen hacia abajo es la fuerza de
flotación.
Si el peso de un objeto sumergido es mayor que la fuerza de flotación, el objeto se hunde. Cuando el peso es igual a
dicha fuerza el objeto sumergido permanece en el nivel en el que se encuentra, como un pez. Si el peso es inferior a
la fuerza de flotación el objeto sube a la superficie y flota.
A fin de entender mejor el principio de laflotabilidad conviene
pensar un poco más acerca de lo que ocurre cuando un objeto es
colocado en el agua. Si se pone una piedra en un recipiente con
agua, el nivel del líquido se eleva (figura 2). Se dice que la piedra
desplaza el agua, es decir que le “hace a un lado”. Haciendo
consideraciones prácticas y de laboratorio, puede determinarse que
el volumen del agua desplazada (espacio o número decentímetros
cúbicos que ocupa), es igual al volumen de la piedra
De lo anterior puede concluirse que:

Un objeto totalmente sumergido desplaza siempre un volumen de líquido igual a su propio volumen.

EL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES:
La relación entre flotabilidad y el volumen de un líquido desplazado fue descubierta en tiempos
antiguos por el filósofo griego Arquímedes (Siglo II A.C), quien hizoun análisis experimental al
tratar de demostrar (según cuenta la historia) la verdadera naturaleza de una corona.
Principio de Arquímedes:
“Sobre un objeto inmerso en un fluido se ejerce una fuerza de flotación igual al peso del fluido que
desplaza”
El término inmerso significa “sumergido total o parcialmente”. Por
ejemplo, si sumergimos en agua la mitad de un recipiente de un litroherméticamente cerrado, desplazará medio litro de agua y
experimentará una fuerza equivalente al peso de medio litro de agua. Si
se sumerge completamente, la fuerza de flotación será igual al peso de
un litro de agua (9,8 newton). A menos que el recipiente se comprima
cuando esté totalmente sumergido, la fuerza de flotación será igual al
peso de un litro de agua a cualquier profundidad. Esto se debea que el
recipiente desplaza el mismo volumen de agua, y por tanto el mismo
peso de agua, a cualquier profundidad. El peso del agua desplazada
(¡No el peso del objeto sumergido!) es la fuerza de flotación.

L I C.

J E I S S O N

A N D R É S

T A C H A

R A M Í R E Z

Ejemplo: Un cuerpo de 300 gramos, pesa alrededor de 3 N en el aire. Si el cuerpo desplaza 2 N de agua cuando se...