Arquímedes de Siracusa vivió entre los años 287 y 212 A.C. y dentro de los descubrimientos más notables que llegó a tener se encuentra lo que viene a ser el principio de flotabilidad de los cuerpos, que es mejor conocido también como el principio de Arquímedes.
¿En qué se basa el descubrimiento de Arquímedes en relación a esto? Su investigación le permitió descubrir que un cuerpo, al momento de ser sumergido de manera parcial o total en el interior de un fluido, experimenta una fuerza que le impulsa hacia arriba. Dicha fuerza es conocida como fuerza de empuje o, simplemente, empuje, cuyo módulo viene a ser igual al peso del fluido que desplaza.
Ejemplo para representar el principio de Arquímedes
Un ejemplo básico para demostrar lo que el principio de Arquímedes nos señala podría ser lo siguiente:
Tomamos una jarra y en esta colocamos agua, luego introducimos en dicha jarra sin sacar el agua una piedra. Esto genera un aumento del nivel de agua dentro de la jarra.
Dicho aumento en el nivel del agua seria el mismo que se obtendría si, en vez de colocar una piedra dentro de la jarra se vertiera un volumen de agua igual al volumen de la piedra.
En términos de módulos, el empuje se define, entonces, del siguiente modo:
E = Pfd
Donde, E representa la fuerza de empuje y Pfd viene a ser el peso del fluido desplazado. Es importante no confundir el peso del fluido desplazado con el peso del objeto que es sumergido en el fluido.
Y el Pfd depende de la masa del fluido desplazado o mfd
Pfd = mfd g
Mientras que el peso del objeto viene a ser
P= m g
Aplicaciones del principio de Arquímedes
A continuación podemos compartir algunas aplicaciones del principio de Arquímedes en nuestro contexto social.
- Un submarino. Este no cambia de volumen pero sí llega a variar su peso, gracias a que permite el ingreso de agua para lograr sumergirse y la expulsa con aire para poder disminuir su peso y así subir a la superficie.
- En la construcción de flotadores salvavidas, en donde se aprovecha la baja densidad del material del flotador.
- Este principio se aplica también a los globos que están llenos de un gas menos pesado que el aire. Por ejemplo los globos aerostáticos, los Aero dirigibles, entre otros.
- También cuando nos sumergimos dentro de una piscina o en el mar y se tiene la sensación de que pesamos menos.
- Los globos que se venden para niños se pueden elevar en el aire al soltarlos.
- Por lo general, un pedazo de hierro no flota en el agua, pero si se le da la forma adecuada, por ejemplo un barco, podemos ver entonces como flota.
Una vez que se ha estudiado este principio y se han entendido todos los aspectos relacionados con el mismo algunas conclusiones que pueden darse a conocer en función del principio de Arquímedes son las siguientes.
- La densidad no va a depender de la forma del objeto
- Si la densidad del cuerpo es igual a la del fluido entonces el cuerpo quedará en equilibrio a la mitad de la columna del fluido.
- Si la densidad que presenta el cuerpo viene a ser mayor que la del fluido, entonces el cuerpo descenderá de manera acelerada.
- Si la densidad del cuerpo es menor que la que posee el fluido el cuerpo podrá ascender aceleradamente.
- Un objeto pesa menos cuando está dentro del agua.
No cabe duda y podemos apreciar que, el principio de Arquímedes tiene gran cantidad de aplicaciones en nuestra vida, incluso, se puede mencionar el hecho de que ha sido utilizado para los viajes espaciales, permitiendo entender el modo en que un objeto puede desplazarse en los fluidos y densidades del universo.
Por otra parte, también podemos mencionar que existe una gran cantidad de cálculos que permiten explicar este principio. Por ejemplo, se puede aplicar la fórmula de Euler así como, diversos cálculos relacionados con la mecánica de fluidos.
Finalmente, podemos dar a conocer que el principio de Arquímedes tiene un origen completamente empírico. Sin embargo, para tratar de explicarlo de una manera racional se ha logrado realizar diversos avances científicos. De allí su importancia y lo necesario que es tener conocimiento al respecto.
