Principio de Arquímedes. Empuje

Principio de Arquímedes (Empuje)

El segundo principio importante de la estática de fluidos fue descubierto Arquímedes. Cuando un cuerpo está total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, el fluido ejerce una presión sobre todas las partes de la superficie del cuerpo que están en contacto con el fluido. La presión es mayor sobre las partes sumergidas a mayor profundidad. La resultante de todas las fuerzas es una dirigida hacia arriba y llamada el empuje sobre el cuerpo sumergido.

Empuje: un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido es empujado hacia arriba con una fuerza que es igual al peso del fluido desplazado por dicho cuerpo.

Empuje y fuerza ascencional:

E = δ·g·V_d

Fa = E - P

Fa = δ·g·V_d - m·g

E: empuje (N).

Fa: fuerza ascencional (N).

P: peso del cuerpo (N).

V_d: volumen desplazado por el cuerpo (m³).

δ: Densidad del fluido (kg/m³).

g: aceleración de la gravedad (m/s²).

Esquema de flotación: principio de Arquímedes

Esto explica por qué flota un barco muy cargado; su peso total es exactamente igual al peso del agua que desplaza, y ese agua desplazada ejerce la fuerza hacia arriba que mantiene el barco a flote.

Si E > P ⇒ Fa > 0, el cuerpo flota.

Si E < P ⇒ Fa < 0, el cuerpo se hunde.

Si E = P ⇒ Fa = 0, el cuerpo permanece estático.

El punto sobre el que puede considerarse que actúan todas las fuerzas que producen el efecto de flotación se llama centro de flotación y corresponde al centro de gravedad del fluido desplazado. El centro de flotación de un cuerpo que flota está situado exactamente encima de su centro de gravedad. Cuanto mayor sea la distancia (d) entre ambos, mayor es la estabilidad del cuerpo.

Peso aparente

Un cuerpo que flota en un fluido aparenta ser más liviano que si está colocado sobre suelo firme a nivel del mar, en éste caso se habla de peso aparente, y es:

Pa = P - E

Se trata de una fuerza igual a la fuerza ascensional pero opuesta.

Fa = Pa

Autor: Ricardo Santiago Netto. Argentina

¿Cuál es el principio de Arquímedes? ¿Cómo se calcula el empuje de un cuerpo sumergido? ¿Cómo saber si un objeto flota o se hunde?