Fernando Aso

Esc. Exp. N° 2 “Puertas del Sol”
FISICA 5° Año
Flotación
Docente responsable: Fernando Aso
FLOTACIÓN
Muchos trozos de madera de diferente clase flotan en el agua, y por lo tanto también una balsa
que se construya con algunos de ellos. Un bloque macizo de hierro, por más chiquito que sea, se hunde
al colocarlo en el agua; sin embargo, los barcos de hierro se mantienen a flote y navegan sin hundirse.
La flotación de los cuerpos no es un problema que dependa del peso o el tamaño de estos. ¿De qué
depende entonces?
Empuje
Levantar a una persona dentro del agua es mucho más fácil que hacerlo fuera de ella. ¿A que se
debe esto?. Para explicar esto debemos analizar que fuerzas se ejercen sobre un cuerpo que está
sumergido.
• Cuando un cuerpo está en el aire, si nos colocamos sobre una balanza ésta medirá directamente
nuestro peso.
• Cuando el cuerpo está sumergido, y colocamos una balanza para pesarnos, ésta medirá no solo la
atracción gravitatoria de la tierra (peso) sino también la fuerza de interacción con el agua.
La fuerza de interacción entre el líquido y el cuerpo se denomina empuje (E). Su dirección es vertical y
el sentido es hacia arriba; debido a esto, el cuerpo “empuja” menos a la balanza. Como el cuerpo está en
equilibrio, se observa que F = P − E .
Principio de Arquímedes
Al sumergir un cuerpo en un recipiente con líquido
aumenta el nivel de este último, debido a que el cuerpo
desplaza parte del líquido. Si el cuerpo está sumergido
completamente, la cantidad de líquido desalojado es igual al
volumen del cuerpo. Arquímedes relacionó esto con el
empuje experimentado por los cuerpos sumergidos, y luego
de realizar las mediciones correspondientes pudo determinar
que: sobre todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un
líquido se ejerce un empuje cuyo valor es igual al peso del
volumen del líquido desalojado ( Vsum ).
El peso del volumen del líquido desalojado es igual,
en módulo, al empuje:
E = Plíquido desalojado
Teniendo en cuenta que el peso se calcula como P = m ⋅ g y que la masa la podemos escribir
m = ρ ⋅V teniendo en cuanta la definición de densidad, podemos reescribir la expresión del empuje:}
E = ρ ⋅ g ⋅Vsum
Si el cuerpo es macizo y homogéneo, el volumen del líquido desalojado ( Vsum ) es igual al
volumen de la parte del cuerpo sumergida.
El Principio de Arquímedes afirma que cuanto mayor sea el volumen de líquido desalojado por
un objeto sumergido en un líquido, mayor es el empuje. Por otra parte, si se sumerge totalmente un
mismo objeto en dos líquidos diferentes, recibirá mayor empuje cuanto mayor sea la densidad del
líquido. Esto se debe a que iguales volúmenes de líquidos diferentes tienen distinto peso, según la
densidad de cada uno.
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Flotación
Docente responsable: Fernando Aso
Flotación en los fluidos
Que un objeto se hunda o flote en un líquido depende de la relación entre su peso y el empuje
que recibe al sumergirse completamente. A continuación se analizan las distintas posibilidades que se
pueden presentar:
Cuando se lo sumerge y P > E. El peso del cuerpo es mayor que el empuje: en
este caso hay una fuerza resultante hacia abajo; por lo tanto, el cuerpo se acelera
en esa dirección y se hunde. Al llegar el fondo, la fuerza de interacción con el
recipiente equilibra las fuerzas ejercidas sobre el cuerpo.
Al sumergirse y P < E. El peso del cuerpo es menor que el empuje: la fuerza
resultante es hacia arriba; entonces el cuerpo se acelera y sube hacia la
superficie.
Al flotar y P = E. A medida que parte del cuerpo emerge del líquido, disminuye
la cantidad de líquido desalojado y, por lo tanto, disminuye el empuje. Cuando
el empuje iguala al peso del cuerpo, este está en equilibrio y se queda quieto
flotando en la superficie.
Los gases, al ser fluidos, también cumplen con al Principio de Arquímedes y con las condiciones
de flotación. Entonces se puede enunciar que sobre todo cuerpo ubicado dentro de un gas se ejerce un
empuje cuyo valor es igual al peso del volumen del gas desalojado. La relación entre el peso de un
cuerpo y el empuje que reciba en el gas determina que un cuerpo “se hunda y permanezca en el fondo”
(sobre la superficie de la tierra) o “flote” (se eleve en el aire).
En el caso de los cuerpos macizos y homogéneos, si planteamos la condición de equilibrio P = E
y reemplazamos por:
P=E
ρc ⋅ g ⋅ Vc = ρliq. ⋅ g ⋅Vsum.
Podemos simplificar la gravedad que está en ambos miembros, y además si consideramos un
cuerpo totalmente sumergido el volumen del cuero y el volumen sumergido son iguales, por lo tanto nos
queda una relación entre la densidad del cuerpo y la del líquido.
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Flotación
Docente responsable: Fernando Aso
De esto último podemos concluir que si la densidad del cuerpo es mayor que la del líquido el
cuero se hundirá, si la densidad del cuerpo es menor que la del líquido el cuero flotará y si la densidad
del cuerpo es igual a la del líquido el objeto se quedará en un equilibrio estable.