Principio de Arquímedes

FÍSICA DE OCTAVO GRADO (8°)

FLUIDOS 2

Anteriormente: Fluidos, presión, densidad, Principio de Pascal

PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

Al sumergir un cuerpo total o parcialmente en un líquido, podemos notar que el líquido es desplazado y además empuja con una fuerza hacia arriba, lo que ocasiona que el cuerpo experimente una perdida aparente de peso, e incluso puede hacerlo flotar.

Arquímedes, fue un matemático y físico griego nacido en Siracusa (287-212 A.C). El notó que le volumen desplazado (Vd) por un objeto es igual al volumen del cuerpo sumergido (Vs). Vd = Vs.

Pero lo más importante que Arquímedes encontró es que la fuerza de empuje (E) que ejerce sobre un objeto sumergido es igual al peso (m*g) del líquido desplazado por este. E = m_L*g (m_L = masa del líquido desplazado)

Si expresamos la masa del líquido desplazado en términos de densidad del líquido (δ_L) y volumen desplazado (Vd), tenemos: E = δ_L*Vd*m_L*g

Teniendo en cuenta que el volumen desplazado es igual al volumen sumergido:

E = δ_L*Vs*m_L*g

Donde:

δ_L= densidad del líquido (Kg/m³)

Vs = Volumen sumergido (m³)

m_L = masa del liquido (Kg)

g = aceleración de la gravedad (9.8 m/s²)

Esta ecuación nos muestra que el empuje que ejercen los líquidos sobre los cuerpos depende del volumen que sumerjamos dentro de él. Por ejemplo, esto se observa cunado introducimos una pelota de playa dentro de una piscina: Se requiere más fuerza para vencer el empuje que ejerce el agua cuanto más volumen debemos introducir.

La famosa historia de la corona del Rey de Arquímedes:

Explicación en vídeo del principio de Arquímedes.

Explicación del Principio de Arquímedes y del por qué un barco de metal no se hunde:

Fuerza de Empuje

Todo cuerpo sumergido en un líquido experimenta un empuje hacia arriba por una fuerza igual al peso del fluido que desplaza.

De acuerdo al principio de Arquímedes, cuando se introduce un cuerpo en un fluido, su peso disminuye. Para calcular la fuerza de empuje se debe conocer el peso real del cuerpo (en el aire) y el peso aparente (dentro del líquido). Llamamos peso aparente al peso del cuerpo sumergido; la diferencia entre el peso real y el peso aparente es la fuerza del empuje.

Fuerza de empuje = peso real – peso aparente

Características del Empuje

• El empuje es la resultante de todas las fuerzas que un líquido ejerce sobre un cuerpo que esta parcial o totalmente sumergido

• El empuje actúa siempre sobre el centro de gravedad del volumen sumergido en un cuerpo homogéneo

FLOTABILIDAD

 Es la capacidad que tiene un cuerpo para mantenerse dentro de un fluido. Se dice que un cuerpo está en flotación cuando permanece suspendido en un entorno líquido o gaseoso, es decir, en un fluido

Dependiendo de la relación entre la magnitud del peso y del empuje, este cuerpo flota, se hunde o se sumerge en el fluido.

Porque se eleva un globo aerostático?

Como se sumerge y sale de nuevo un submarino:

Espero les haya sido de utilidad.