O principioenArquímedes afirma que la fuerza de flotabilidad actúa verticalmente y hacia arriba sobre cuerpos total o parcialmente sumergidos en fluidosAdemás, según este principio, dicha fuerza tiene el mismo valor que el peso del fluido, desplazado por la inserción del cuerpo.
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Historia del principio de Arquímedes
Arquímedes de Siracusa fue uno de los más grandes matemáticos e inventores de todos los tiempos, sin embargo, su descubrimiento más famoso fue el fuerzaenflotabilidad. Según la leyenda, Arquímedes descubrió el principio de flotabilidad mientras se bañaba en su bañera.
En esa ocasión, se dio cuenta de que el volumenenAguaque fluye hacia fuera de tu bañera era igual al volumen sumergido de su propio cuerpo. Según la historia, Arquímedes habría estado tan emocionado por su descubrimiento que saltó de su bañera y corrió desnudo por las calles gritando. "Eureka,yureka! " (Expresión griega sobre el sabio que ha encontrado algo).
Otra narrativa informa que Arquímedes fue solicitado por el rey Hierón II para investigar la composición de una corona que había encargado. El rey había ordenado que su corona fuera hecha de oro macizo, pero al recibirla sospechó que en su forja podrían haberse utilizado otros metales. Para despejar sus dudas, le pidió a Arquímedes que averiguara si su corona era de oro puro o no.
Arquímedes sumergió sucesivamente la corona y dos objetos macizos hechos de oro puro y plata en un recipiente lleno de agua. pesos eran exactamente iguales a los de la corona. Al hacer esto, se dio cuenta de que la corona derramó menos líquido que el oro, pero más líquido que la plata, lo que sugiere que Esta por alli No estaba compuesto puramente de oro.
Flotabilidad y el principio de Arquímedes
De acuerdo a Principio de Arquimedes:
"Cualquier objeto, total o parcialmente sumergido en un fluido o líquido, es impulsado por una fuerza igual al peso del fluido desplazado por el objeto".
Como hemos visto, la fuerza descrita por el principio de Arquímedes ahora se conoce como la fuerza de flotación. Esta fuerza es igual, en módulo, al peso del fluido, que se desplaza cuando insertamos un cuerpo en él. Es esta fuerza la que hace que el los barcos no se hunden o incluso que seamos capaces de flotar en el agua.
fórmula de empuje
Sabemos que la flotabilidad es igual al peso del fluido desplazado por la presencia de un objeto sumergido. Dicho esto, si recordamos el relación entre el pasta del fluido, tu densidad y su volumen, podemos escribir la fuerza de flotación en términos de estos grandezas, facilitando así el cálculo de esta fuerza. La fórmula utilizada para calcular la fuerza de flotación se muestra en la siguiente figura, compruébalo:
Y - empuje (N)
D - densidad del fluido (kg / m³)
gramo - aceleración de la gravedad (m / s²)
V - volumen de fluido desplazado (m³)
Respecto a la fórmula anterior, es importante recordar que el volumen de fluido desplazado es equivalente al volumen sumergido del objeto, además, recuerda que la densidad utilizada en la fórmula se refiere a la densidaddellíquido y no la del objeto sumergido.
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Ejercicios sobre el principio de Arquímedes
Pregunta 1) (Enem) Durante las obras de construcción de un club, un grupo de trabajadores tuvo que quitar una enorme escultura de hierro colocada en el fondo de una piscina vacía. Cinco trabajadores ataron cuerdas a la escultura e intentaron levantarla, sin éxito. Si la piscina está llena de agua, será más fácil para los trabajadores retirar la escultura, ya que:
a) la escultura flotará. De esa manera, los hombres no necesitarán esforzarse para quitar la escultura de la parte inferior.
b) la escultura será más liviana, de esta manera la intensidad de fuerza requerida para levantar la escultura será menor.
c) el agua ejercerá una fuerza sobre la escultura proporcional a su masa, y hacia arriba. Esta fuerza se sumará a la fuerza que hacen los trabajadores para anular la acción del peso de la escultura.
d) el agua ejercerá una fuerza hacia abajo sobre la escultura y recibirá una fuerza hacia arriba desde el piso de la piscina. Esta fuerza ayudará a cancelar la acción de la fuerza del peso en la escultura.
e) el agua ejercerá una fuerza sobre la escultura proporcional a su volumen y hacia arriba. Esta fuerza se sumará a lo que hacen los trabajadores y puede resultar en una fuerza hacia arriba mayor que el peso de la escultura.
Plantilla: Letra e
Resolución:
La fuerza que ejerce el agua de la piscina sobre la escultura depende de su volumen. Esta fuerza, a su vez, actúa en sentido vertical, apunta hacia arriba, y es igual, en módulo, al peso del agua desplazada por la estatua, lo que facilita su remoción, por lo que la alternativa correcta es la letra e.
Pregunta 2) (UPF) La franja de abajo muestra un iceberg que tiene su volumen parcialmente sumergido (9/10 de su volumen total) en agua de mar. Considerando que la densidad del agua de mar es de 1.0 g / cm³, marque la alternativa que indica la densidad del hielo, en g / cm³, que forma el iceberg.
a) 0,5
b) 1.3
c) 0,9
d) 0,1
e) 1
Plantilla: Letra c
Resolución:
Dado que el peso del iceberg es igual al peso del agua desplazada por el propio iceberg, debemos realizar el siguiente cálculo:
Pregunta 3) (UFPR) Un objeto sólido con una masa de 600 gy un volumen de 1 litro se sumerge parcialmente en un líquido, de modo que el 80% de su volumen se sumerge. Considerando la aceleración por gravedad igual a 10 m / s², marque la alternativa que presenta la masa específica del líquido.
a) 0,48 g / cm³
b) 0,75 g / cm³
c) 0,8 g / cm³
d) 1,33 g / cm³
e) 1,4 g / cm³
Plantilla: Letra b
Resolución:
Primero, debemos recordar que si el cuerpo está flotando, su peso es igual a la fuerza de flotación, entonces:
Por Rafael Hellerbrock
Profesor de física
Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/principio-arquimedes.htm
