Fluidos

1- Es común observar y analizar que un objeto se sienta más ligero y pese menos en un líquido que en el aire como también ver objetos ligeros, como los hechos de madera que flotan en el agua. Esto genera la conclusión de que existe una fuerza que tiende a la levantar un cuerpo llamada fuerza de flotación o empuje. Esta fuerza se debe al aumento de la presión en un fluido con profundidad. Puntualmente el principio de Arquímedes postula que todo cuerpo que este parcial o totalmente sumergido en un líquido recibe por parte de este un empuje de abajo hacia arriba (ascendente) pasando por el centroide del volumen desplazado y que es igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo.

De este principio podemos decir que un cuerpo sumergido en un fluido se comportara de tres formas:

Permanece en reposo en cualquier punto en el fluido, cuando su densidad es igual a la densidad del fluido

Se hunde hasta el fondo cuando su densidad es mayor que la del fluido

Asciende hasta la superficie del fluido (flota) cuando la densidad del cuerpo es menor a la del fluido.

Comportamiento de un cuerpo en relación a la densidad de este y del fluido

Una aplicación súper importante del concepto de flotación es la evaluación de la estabilidad de los cuerpos sumergidos y de los flotantes sin accesorios externos. Esto tiene suma importancia en el diseño y construcción de barcos y submarinos.

Para un cuerpo sumergido o flotante en equilibrio estático, el peso y la fuerza de flotación que actúan sobre él se equilibran entre sí y, de manera inherente, esos cuerpos son estables en la dirección vertical. Si un cuerpo sumergido neutralmente flotante se asciende o desciende hasta una profundidad diferente, elcuerpo permanecerá en equilibrio en esa ubicación. Si un cuerpo flotante se asciende o desciende mediante una fuerza vertical, el cuerpo regresará a su posición original tan pronto como se elimine el efecto externo. Por lo tanto, un cuerpo flotante posee estabilidad vertical, mientras que uno sumergido neutralmente flotante es neutralmente estable, ya que no regresa a su posición original después de una perturbación.

Un cuerpo flotante es estable si su fondo es pesado y, por tanto, el centroide gravedad G está debajo del centroide B del mismo, o bien si el metacentro M está arriba del punto G. Sin embargo, el cuerpo es inestable si el punto M está abajo del punto

Imagen3.Estabilidad e inestabilidad de un cuerpo.

.

1.El equilibrio del buque ha de ser estable si M está por encima de G.

2. El equilibrio del buque ha

...