Arquímedes Y Empuje
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Arquímedes
de Siracusa, nació en el año 287 a.C y fue un fisico, ingeniero, inventor, astrónomo y matemático griego.
Aunque se conocen pocos detalles de su vida, es considerado uno de los científicos más importantes de la Antigüedad Clásica.
Entre sus avances en física se encuentran sus fundamentos en hidrostática , estática, la
explicación del principio de la palanca y el principio de Empuje, del cual tratará esta
exposición.
Este principio explica los
fenómenos que experimenta un objeto al estar en un líquido y además también se
puede usar para determinar el volumen y la densidad de un
sólido irregular.
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Principio
de Arquímedes
Cuando se sumerge un cuerpo en un líquido
parece que pesara menos ya que todo cuerpo sumergido recibe una fuerza de abajo
hacia arriba. Lo podemos sentir cuando
nos sumergimos en una piscina, o cuando tomamos algo por debajo del agua
Cuando en un vaso lleno de agua sumergimos un
objeto, podemos ver que el nivel del líquido sube y se derrama cierta cantidad
de líquido. Se puede decir que un cuerpo que flota desplaza parte del agua.
Estos fenómenos pueden ser explicados
mediante el Principio de Arquímedes el cual afirma que: “Todo cuerpo sumergido en un
líquido recibe un empuje, de abajo hacia arriba, igual al peso del líquido
desalojado.”
Para determinar el volumen y la densidad de un sólido irregular a partir
de este principio, nos podemos basar en la siguiente formula:
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¿Qué es la fuerza de empuje?
Es una fuerza vertical ascendente de abajo hacia arriba, que se produce
en los fluidos cuando un cuerpo es introducido a este, además es la fuerza que
permite que ciertos objetos floten dependiendo de la densidad del fluido y del
objeto.
La fuerza de empuje tiene su
origen en la diferencia de presión entre la parte superior y la parte inferior
del cuerpo sumergido en el fluido (a más profundidad más presión, por lo que
las partes más profundas de un cuerpo sumergido tienen más presión que
las más cercanas a la superficie, y por la tanto, la resultante será el empuje
hacia arriba.
Cuerpos sumergidos
Sobre un cuerpo sumergido actúan dos fuerzas; su peso, que es vertical y hacia abajo y el empuje que también
es vertical pero hacia arriba.
Si queremos saber si un cuerpo flota es necesario conocer su peso específico, que es igual a su peso dividido por su volumen.
Entonces, se pueden producir tres casos:
1. si el peso es mayor que el empuje ( P > E ), el cuerpo
se hunde. Es decir, el peso específico del cuerpo es mayor al del líquido.
2. si el peso es igual que el empuje (
P = E ), el cuerpo no se hunde ni emerge, quedará en equilibrio. El peso específico
del cuerpo es igual al del líquido.
3. Si el peso es menor que el empuje ( P < E ), el cuerpo flota. El
peso específico del cuerpo es menor al del líquido.
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Ejemplo, con un caso práctico: ¿por qué los barcos
no se hunden?
Los barcos no se hunden porque su peso específico
es menor al peso específico del agua, por lo que se produce un empuje mayor que
mantiene el barco a flote.
Esto a pesar de que el hierro o acero con que están
hechos generalmente los barcos es de peso específico mayor al del agua y se
hunde (un pedazo de hierro en el agua se va al fondo), pero si consideramos
todas las partes del barco incluyendo los compartimientos vacíos, el peso
específico general del barco disminuye y es menor al del agua, lo que hace que
éste se mantenga a flote.
