PROPÓSITO:  Caracterizar el principio de Arquímedes

PROPÓSITO:
 Caracterizar el principio de Arquímedes
 Resolver situaciones problemas aplicando el principio de
Arquímedes.
ENSEÑANZA
TEORÍA. Principio de Arquímedes
En nuestra vida diaria podemos hacer observaciones como las
siguientes:
1. Cuando nos sumergimos en una piscina o en el mar parece
que somos más ligeros, decimos que pesamos menos.
2. Los globos que se venden para niños se elevan en el aire al
soltarlos.
3. Un trozo de hierro no flota, en general, sobre el agua, pero si le
damos la forma adecuada, pensemos en un barco, vemos que flota.
La explicación científica sobre estos hechos la encontró hace
muchos siglos, siglo IV a.C., una persona de capacidad
excepcional, ARQUÍMEDES.
Los fluidos ejercen fuerzas ascensionales sobre los objetos
situados en su seno. La naturaleza y valor de estas fuerzas quedan
determinadas en el Principio de Arquímedes:
"Todo cuerpo sumergido en un fluido (líquido o gas),
experimenta una fuerza (empuje) vertical y hacia arriba igual al
peso del fluido desalojado"
¿Pero qué es el Empuje?
De acuerdo con el principio fundamental de la hidrostática la presión
en el interior de un líquido viene dada por la relación:
P = d.g.h
Recuerda además que las fuerzas en el interior de los líquidos
actúan perpendicularmente a la superficie sumergida. Observa en la
figura adjunta las fuerzas que ejerce el fluido sobre las paredes del
cuerpo que esta sumergido en él.
Se puede deducir:




Las fuerzas laterales son iguales y se anulan: FL1 = FL2 , dado
que la profundidad de ambas es la misma.
Las fuerzas verticales, las que actúan sobre la cara superior e
inferior, no se anulan: F2 > F1 , debido a que la cara inferior
está a mayor profundidad.
La resultante de todas las fuerzas que actúan es una fuerza
neta dirigida verticalmente hacia arriba, denominada fuerza de
EMPUJE (E).
El valor del empuje viene dado por el Principio de
Arquímedes:
E = Peso(líquido desalojado) = m(liq).g = V (líq).d (líq) . g
¿Cómo saber si un cuerpo flotará o se hundirá?
Imaginemos que el cuerpo está totalmente sumergido, sobre el
actúan dos fuerzas, ver figura:
E(empuje) = Peso(líquido desalojado) = m(liq).g = V (líq).d (líq) . g
P (peso real del cuerpo)= m.g , recuerda que es el peso real del cuerpo,
fuera del líquido.
Según sean los valores de E y P pueden darse tres casos:
1. Que el peso y el empuje sean iguales: E = Peso (m.g). El cuerpo
estará en equilibrio (fuerza resultante nula) y
"flotará entre
aguas".
2. Que el empuje sea mayor que el peso: E > Peso (m.g) . El
cuerpo ascenderá y quedará flotando.
3. Que el empuje sea menor que el peso: E < Peso (m.g). El cuerpo
se hundirá.
¿A qué se llama peso aparente de un cuerpo?
Peso (aparente)=Peso (real)- Empuje
Si un cuerpo flota, ¿qué volumen del cuerpo está sumergido?
¿y qué volumen emerge?
Si el Empuje que calculamos suponiendo el cuerpo totalmente
sumergido es mayor que el Peso real de dicho cuerpo, éste flotará.
El volumen de líquido desalojado no coincide con el volumen del
cuerpo.
E = Peso (líq. desalojado) = m (líq. desalojado) . g = V (líq. desalojado). d (líq). g
Si el cuerpo flota mantendrá una parte sumergida y otra emergida
de tal forma que:
Peso real del cuerpo (m.g) = E (peso del líquido desalojado)
EJERCITACIÓN
ARQUÍMEDES
SOBRE
EL
PRINCIPIO
DE
1. Define qué es la fuerza de empuje y haz un dibujo que la ponga
de manifiesto.
2. a) Puede flotar en el agua 1 kg de hierro?
3. Un cuerpo pesa 100 N en el aire, reduciéndose su peso a 80 N
cuando está totalmente sumergido en agua. Calcula el volumen
del cuerpo (en ml) y su densidad (g = 9,82 m/s2; d (agua)= 1000
kg/m3)
Res.: Volumen= 2,03 ml; d= 5,02 kg/m3
4. ¿Por qué razón flota un iceberg?. Busca información, breve,
sobre el TITANIC y las causas de su hundimiento.