Arquímedes

Principio de Arquímedes

Cuando un cuerpo se sumerge en un fluido (recuerda que los líquidos y los gases son fluidos), se observa que dicho fluido ejerce una presión vertical se ascendente sobre él. Lo anterior se comprueba al introducir una pequeña pelota en agua, la pelota es empujada hacia arriba, por ello se debe ejercer una fuerza hacia abajo si se desea mantenerla sumergida. De igual forma, hemos notado que al introducirnos en una alberca sentimos u aparente pérdida de peso debido al empuje recibido por el agua.

El empuje que reciben los cuerpos al ser introducidos en un líquido fue estudiado por Arquímedes quien además destacó por sus investigaciones realizadas sobre el uso de las palancas, la geometría plana y del espacio, y la teoría sobre los números.

Principio de Arquímedes: Todo cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje ascendente igual al peso del fluido desalojado.

En un cuerpo sumergido por completo en un líquido, todos los puntos de su superficie reciben una presión hidrostática, que es mayor conforme aumenta la profundidad de un punto. Las presiones ejercidas sobre las caras laterales opuestas del cuerpo neutralizan en forma mutua; sin embargo, está sujeto a otras dos fuerzas opuestas: su peso que lo empuja hacia abajo y el empuje del líquido que lo impulsa hacia arriba. De acuerdo a la magnitud de estas dos fuerzas tendremos los siguientes casos:

1. Si el peso (P) de un cuerpo es menor al empuje (E) que recibe, flota. El valor del empuje que recibe dicho cuerpo es igual al valor del peso que tiene el volumen líquido desalojado.

2. Si el peso del cuerpo es igual al empuje que recibe, permanecerá en equilibrio, es decir, sumergido dentro de un líquido.

3. Si el peso del cuerpo es mayor que el empuje, se hunde. En este caso, como en el 2 al estar completamente sumergidos el cuerpo, desalojará un volumen de líquido igual a su propio volumen. El valor del empuje que recibe el cuerpo es igual al valor del peso que corresponde al del volumen del líquido desalojado.

Para que un cuerpo flote en cualquier fluido, su densidad promedio debe ser menor a la del fluido. El valor del empuje (E) que recibe un cuerpo sumergido en un líquido se determina al multiplicar el peso específico (Pe) del líquido por el volumen (V) desalojado de éste.

E = Pe V

Así pues, vemos que la fuerza debida al empuje ejercido por un fluido cuando un cuerpo se sumerge en él, depende del peso específico y del volumen del fluido desalojado y no del peso que tenga el cuerpo. También es importante observar que un cuerpo sumergido en un fluido, de acuerdo con el principio de Arquímedes, recibirá un empuje igual se está sumergido a la mitad de la profundidad del fluido que si está en el fondo, toda vez que el empuje tiene un valor igual al peso del fluido desalojado. No sucede así con la presión hidrostática, la cual aumenta con la profundidad. Un fluido más denso ejercerá, sobre un cuerpo sumergido en él, un mayor empuje que uno de menor densidad a pesar de desplazar el mismo volumen. Por ello, un barco, o tú mismo, flota más en agua salada que en agua dulce, pues ésta tiene una densidad menor.

Densidad y peso específico

La densidad d de una sustancia, también llamada masa específica, es una propiedad característica o intensiva de la materia y expresa la masa contenida de dicha sustancia en la unidad de volumen. Su valor se determina dividiendo la masa de

...