Se dice que un cuerpo está flotando cuando permanece suspendido en un fluido (líquido o gas).
La flotabilidad es una fuerza ascendente que ejerce un fluido sobre un objeto. Esta fuerza es de sentido contrario al peso del cuerpo sumergido y opone resistencia a que este se hunda. La fuerza de flotación es igual al peso del fluido desplazado por el objeto.
Flotabilidad y densidad
Cuando los cuerpos están en reposo, podemos decir que la flotabilidad de un cuerpo en un fluido depende de la densidad de ambos:
Si el cuerpo tiene mayor densidad que el fluido, el cuerpo se hundirá.
Si el cuerpo tiene menor densidad que el fluido, flotará.
La flotabilidad puede ser:
Positiva: cuando el cuerpo tiende a ascender dentro del fluido.
Negativa: cuando el cuerpo tiende a descender dentro del fluido.
Neutra: cuando el cuerpo se mantiene en suspensión dentro del fluido.
Sin embargo, la flotabilidad no puede explicarse solamente en términos de densidad, sino que podemos encontrar la causa de la flotabilidad en un simple balance de fuerzas entre el peso y la presión ejercida por los fluidos que rodean al cuerpo. La flotabilidad de un cuerpo dentro de un fluido estará determinada por las diferentes fuerzas que actúen sobre el mismo y el sentido de las mismas. Solamente así podríamos explicar cómo un avión es capaz de mantenerse en el aire.
Principio de Arquímedes
Arquímedes descubrió un principio de hidrostática conocido como el Principio de Arquímedes, que plantea que todo cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo experimenta un empuje vertical de abajo hacia arriba igual al peso del fluido desalojado. A esta fuerza se la denomina empuje hidrostático o de Arquímedes y, como cualquier otra fuerza, se mide en Newton.
Se dice que Arquímedes comprobó que una corona no era de oro usando un experimento basado en la flotabiliadad. Consistía en una balanza en cuyos extremos había colocado la corona y un lingote de oro puro con el mismo peso que el de la corona. Dos objetos del mismo peso y mismo material tienen que tener obligatoriamente el mismo volumen y el empuje del líquido sobre ellos sería el mismo. Si la corona no fuera de oro puro, el volumen sería diferente al del lingote y, por tanto, la fuerza de empuje también lo sería, haciendo desnivelar la balanza. Así fue como descubrió el engaño
Aplicaciones del dominio de la flotabilidad
El cálculo y modificación de la capacidad de flotación de un cuerpo tiene importantes aplicaciones en la vida cotidiana como pueden ser:
Diseño de naves: barcos y submarinos.
Diseño de aerostatos: globos y zepelines.
Práctica de deportes subacuáticos: submarinismo.
Definición de flotabilidad
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