INÍCIATE EN FÍSICA

EL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

     Voy a tratar de explicaros, para los menos iniciados en física, el principio de Arquímedes.

   Arquímedes fue un sabio de la antigua civilización Griega que vivió en la antigua Siracusa, en Sicilia, actual Italia, en el siglo III a.c.. Cuando descubrió su famoso principio se cuenta que se encontraba tomando unos baños y que exclamó muy contento al hacer su descubrimiento “Eureka”, que viene a significar algo así como “lo encontré”.

      Lo que dice este principio es lo siguiente:

      “Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba equivalente al peso del fluido desalojado”

     

       Este principio explica porque los cuerpos flotan.

    Si R es la resultante de las fuerzas, E el empuje y P el peso, se tendrá que:

                       R = E - P

   

     Cuando E sea mayor que P, R será positiva y el cuerpo subirá. Y al contrario si E es menor que P, R es negativa y el cuerpo se hundirá.

      Supondremos que el cuerpo se encuentra sumergido en agua, cuya densidad es 1.  La densidad es la razón de la masa m de un cuerpo al volumen V que ocupa, es decir d = m/V. En el caso del agua 1kg ocupa 1 l, en condiciones estandar, es decir a una temperatura de 25 ºC y a 1 atm de presión, por eso su densidad es 1. La densidad del cuerpo puede ser mayor o menor que 1, es decir mayor o menor que la del agua.

     Escribiendo las fuerzas en función de la densidad, siendo V el volumen del cuerpo sumergido y g la gravedad, se tendrá:

          P = m . g = V. d. g             pues       m = V . d

          E = m_fluido .g = V . g           pues     m_fluido = V . 1 = V

                               R = E – P = V . g – V . d . g

                                R = V .g . (1 – d)

       Si la densidad es inferior a la del agua, es decir d < 1, se tiene R > 0, y el cuerpo subiría hasta alcanzar el equilibrio en la superficie en que saldrá de la misma cierta parte del cuerpo (que no contribuirá al empuje por tanto) hasta que se equilibren las fuerzas y R = 0. El cuerpo se encontrará entonces flotando..Si d > 1, se tendrá que R < 0, y el cuerpo se hundirá,  hasta alcanzar el equilibrio en el fondo en el cual cuando esté se tendrá también que R = 0 por el principio de acción y reacción y el cuerpo permanecerá en reposo en él.
Esto es lo que explica que por ejemplo, el aceite, que es más viscoso pero menos denso que el agua, quede cuando lo mezclamos con agua, en la superficie.

  También puede explicarse por que el hielo flota en agua líquida, teniendo en cuenta que el agua cuando está en estado sólido ocupa más volumen que cuando está en estado líquido (la mayoría de las sustancias cuando se hacen sólidas disminuyen de volumen). Esto es lo que ocurre con los icebergs.

Jesús