PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

“Todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido recibe un empuje hacia arriba (ascendente) igual al peso del fluido que desaloja”

Cuando levantas un objeto sumergido en el agua, es mucho más fácil levantarlo que cuando no se encuentra dentro del agua. Esto se debe a que el agua y los demás fluidos ejercen una fuerza hacia arriba sobre todo cuerpo sumergido dentro del fluido, denominada fuerza de flotación o fuerza de empuje (flotación).

Si sumergimos completamente un objeto en un recipiente lleno con agua hasta el borde, un poco de agua se derramará, y decimos que el agua es desplazada por el objeto. El volumen del objeto es igual al volumen del agua desplazada (derramada).

El que un objeto flote o se hunda en un líquido depende de cómo es la fuerza de flotación comparada con el peso del objeto.

1) Si el peso del objeto sumergido es mayor que la fuerza de empuje, el objeto se hundirá.

2) Si el peso del cuerpo es igual a la fuerza de empuje que recibe, el objeto permanecerá flotando en equilibrio (una parte dentro del líquido y otra parte fuera de él).

3) Si el peso del objeto sumergido es menor que la fuerza de empuje que recibe, el objeto flotara en la superficie del líquido.

Si se conoce la densidad:

1) Si el objeto es más denso que el fluido en el cual está sumergido, el objeto se hundirá.

2) Si la densidad del objeto es igual a la del fluido en el cual está sumergido, el objeto no se hundirá ni flotara.

3) Si el objeto es menos denso que el fluido en el cual está sumergido, el objeto flotara en la superficie del fluido

Aplicaciones

Donde E es el empuje , ρf es la densidad del fluido, V el «volumen de fluido desplazado» por algún cuerpo sumergido parcial o totalmente en el mismo, g la aceleración de la gravedad y m la masa, de este modo, el empuje depende de la densidad del fluido, del volumen del cuerpo y de la gravedad existente en ese lugar.

1. Una bola de acero de 5 cm de radio se sumerge en agua, calcula el empuje que sufre y la fuerza resultante.  Solución: El empuje viene dado por E = ρagua Vsumergido g,  la masa específica del agua es un valor

conocido (1000 kg/m3), lo único que se debe calcular es el volumen sumergido, en este caso es el de la bola de acero. Se utiliza la fórmula del volumen de una esfera. 

Volumen: 5,236 · 10-4 m3

E = ρagua·Vsumergido·g  = 1000 · 5,236 · 10-4 · 9,8 = 5,131 N 

El empuje es una fuerza dirigida hacia arriba, y el peso de la bola hacia abajo. La fuerza resultante será la resta de las dos anteriores. W= mg = ρvg 

ρacero = 7,9 g/cm3 = 7900 kg/m3         

 m = ρacero · V = 7900 · 5,234 · 10-4 = 4,135 kg

 P = m · g = 4,135 · 9,8 = 40,52 N Fuerza Resultante: P - E = 35,39 N, hacia abajo, por lo que la bola tiende a bajar y sumergirse.