Acción de un fluido sobre un cuerpo sumergido en ellos
¿Qué es más fácil levantar un cuerpo en el agua o fuera de ella?
Se pudiera pensar que dentro del agua, además del cuerpo deberíamos levantar cierta cantidad de líquido, por lo que necesitaríamos ejercer más fuerza, ¿será cierto?.
Fundamental :
Sobre un cuerpo sumergido en un líquido actúa una fuerza que lo empuja hacia la superficie. Esta fuerza se denomina "fuerza de empuje" o "fuerza de Arquímedes[1]", pues fue el sabio de la antigua Grecia el primero en indicar su existencia, hace más de 2200 años.
¿Cómo se explica la existencia de la fuerza de empuje?
Principio de Arquímedes
Conocer la densidad de las sustancias le ha permitido a la ciencia explicar una de las leyes fundamentales de la hidrostática la Ley o principio de Arquímedes.
: Ley de Arquímedes
El empuje[2] que actúa sobre un cuerpo parcial o totalmente sumergido en un líquido es numéricamente igual al peso del líquido desplazado por el cuerpo. El principio de Arquímedes se aplica para cualquier fluido.
En los gases debido a la pequeña densidad de los mismos la fuerza de empuje es mucho menor que en los líquidos.
Fundamental : Factores
Factores de los que depende la fuerza de empuje
La fuerza de empuje que ejercen los líquidos sobre los cuerpos sumergidos en ellos depende de:
el volumen de la parte sumergida del cuerpo
la densidad del líquido
la intensidad gravitatoria
Relación
Mientras mayor sea el volumen sumergido del cuerpo en un líquido, mayor será la fuerza de empuje que este ejerce sobre él.
Mientras mayor sea la densidad del líquido en que se sumerge un cuerpo, mayor será la fuerza de empuje que este ejerce sobre él.
Mientras mayor sea la intensidad gravitatoria del lugar donde se sumerge un cuerpo en el seno de un líquido, mayor será la fuerza de empuje que este ejerce sobre él.
El principio de Arquímedes aplica a los gases, aunque en menor escala que los líquidos, ya que los valores de densidad de ellos son menores.
Por ejemplo: el agua tiene aproximadamente 1000 , para cuerpos cuya densidad sea menor que este valor, entonces flotan en ella. Igual condición de cumple para poder flotar en el aire. Esto sucede cuando la densidad del cuerpo es menor que la del aire.
Los grandes globos se elevan porque utilizan gases menos densos que el aire. En ocasiones calientan el aire en su interior para disminuir su densidad.
¿Sabías que...? : Arquímedes y la corona de oro
En el siglo III a.n.e el rey de Siracusa, Hieron II, le planteó un problema a Arquímedes, inventor griego, que parecía imposible de resolver. El rey quería saber si la corona que le había fabricado un artesano era de oro puro o si el oro había sido mezclado con otros materiales más ligeros, como cobre o plata. En esa época se desconocía cómo calcular el volumen de figuras irregulares. Arquímedes notó que su cuerpo sumergido en una bañera desplazaba agua, y que este volumen desplazado era equivalente al volumen que su cuerpo ocupaba en la bañera, encontrando la manera de resolver el problema. Cuentan que en ese momento salió corriendo y gritando ¡Eureka! (que significa: ¡lo encontré!).Llenó un recipiente con agua, introdujo la corona y midió el volumen que ocupaba. Como conocía el peso de la corona, tomó el equivalente en oro y al sumergirlo, el volumen que ocupaba resultó menor. La conclusión de Arquímedes que el oro había sido mezclado con un metal más ligero. ¡La corona era falsa!