Principio de Arquímedes, ley física de la flotabilidad, descubierta por el antiguo matemático e inventor griego Arquímedes, que establece que cualquier cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido (gas o líquido) en reposo está sometido a una fuerza ascendente, o de flotación, cuya magnitud es igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo. El volumen del fluido desplazado es equivalente al volumen de un objeto totalmente sumergido en un fluido o a la fracción del volumen por debajo de la superficie para un objeto parcialmente sumergido en un líquido. El peso de la parte desplazada del fluido es equivalente a la magnitud de la fuerza de flotación. La fuerza de flotación sobre un cuerpo que flota en un líquido o en un gas es también equivalente en magnitud al peso del objeto flotante y es de dirección opuesta; el objeto ni sube ni se hunde. Por ejemplo, un barco botado se hunde en el océano hasta que el peso del agua que desplaza es igual a su propio peso. A medida que el barco se carga, se hunde más, desplazando más agua, por lo que la magnitud de la fuerza de flotación coincide continuamente con el peso del barco y su carga.
Si el peso de un objeto es menor que el del fluido desplazado, el objeto se eleva, como en el caso de un bloque de madera que se suelta bajo la superficie del agua o un globo lleno de helio que se suelta en el aire. Un objeto más pesado que la cantidad de fluido que desplaza, aunque se hunda al soltarlo, tiene una pérdida de peso aparente igual al peso del fluido desplazado. De hecho, en algunas pesadas precisas, hay que hacer una corrección para compensar el efecto de flotación del aire circundante.
La fuerza de flotación, que siempre se opone a la gravedad, es sin embargo causada por la gravedad. La presión del fluido aumenta con la profundidad debido al peso (gravitacional) del fluido que está por encima. Esta presión creciente aplica una fuerza sobre un objeto sumergido que aumenta con la profundidad. El resultado es la flotabilidad.
Preguntas Frecuentes Sobre El principio de Arquímedes
¿Qué llevó a Arquímedes a descubrir su principio?
El rey Heiron II de Siracusa mandó hacer una corona de oro puro, pero pensó que el fabricante de la corona podría haberle engañado y haber utilizado algo de plata. Heiron pidió a Arquímedes que averiguara si la corona era de oro puro. Arquímedes tomó una masa de oro y otra de plata, ambas de igual peso que la corona. Llenó una vasija con agua hasta el borde, puso la plata y comprobó cuánta agua desplazaba la plata. Volvió a llenar la vasija y puso el oro. El oro desplazó menos agua que la plata. A continuación, introdujo la corona y comprobó que desplazaba más agua que el oro, por lo que se mezclaba con la plata. Se cree que Arquímedes descubrió su principio cuando vio que el agua de su bañera se elevaba al meterse en ella y que salió corriendo desnudo gritando “¡Eureka!” (“¡Lo he encontrado!”) es un adorno posterior de la historia.
¿Qué es el principio de Arquímedes?
Un cuerpo en reposo en un fluido está sometido a una fuerza que empuja hacia arriba, llamada fuerza de flotación, que es igual al peso del fluido que el cuerpo desplaza. Si el cuerpo está completamente sumergido, el volumen del fluido desplazado es igual al volumen del cuerpo. Si el cuerpo está sólo parcialmente sumergido, el volumen del fluido desplazado es igual al volumen de la parte del cuerpo que está sumergida.
¿Para qué se utiliza el principio de Arquímedes?
El principio de Arquímedes es muy útil para calcular el volumen de un objeto que no tiene una forma regular. El objeto de forma extraña puede sumergirse y el volumen del fluido desplazado es igual al volumen del objeto. También puede utilizarse para calcular la densidad o el peso específico de un objeto. Por ejemplo, para un objeto más denso que el agua, el objeto puede pesarse en el aire y luego pesarse cuando se sumerge en el agua. Cuando el objeto está sumergido, pesa menos debido a la fuerza de flotación que empuja hacia arriba. La gravedad específica del objeto es entonces el peso del objeto en el aire dividido por el peso que pierde el objeto cuando se sumerge en el agua. Pero lo más importante es que el principio describe el comportamiento de cualquier cuerpo en cualquier fluido, ya sea un barco en el agua o un globo en el aire.
¿Cuál es la fórmula de la fuerza de flotación?
La fuerza de flotación (B) es igual al peso (W) del fluido que desplaza un cuerpo en ese fluido. El peso W puede escribirse en función de la densidad (D) del fluido como W = DVg, donde V es el volumen del fluido desplazado y g es 9,8 metros por segundo por segundo, el valor de la aceleración de la gravedad terrestre.