Usted toma un bote en el agua, flotando por el río Indio bajo el cálido sol. Pero, ¿alguna vez te has preguntado cómo se queda ese barco en la parte superior del agua? ¿Especialmente teniendo en cuenta todo el peso que tiene?
Dos tercios de la tierra están cubiertos de agua. El mundo sería muy pequeño si solo aterrizáramos. Entonces, ¿cómo es que podemos usar estas naves pesadas para flotar en la parte superior del agua? Empecemos con lo básico.
¿Qué es un Barco?
La mayoría de los barcos se mueven en parte a través del agua y en parte por encima del agua. Algunos barcos son capaces de elevarse y moverse en la parte superior del agua como aerodeslizadores e hidroplanos. Otros se mueven completamente bajo el agua como submarinos y sumergibles, o pequeños submarinos.
Entonces, ¿cuáles son las diferencias que les permiten hacer esto?
Por qué los barcos Flotan (O no flotan)
Todos los barcos evitan hundirse a través de la flotabilidad, el acto de flotar. Una densidad de objetos es lo que lo obliga a flotar o hundirse. La densidad de un objeto es cuánto pesa un volumen determinado. Si el objeto es más denso que el agua, se hundirá. Si el objeto es menos denso que el agua en la que está, flotará. El tamaño del objeto es irrelevante. Por ejemplo, un anillo de oro se hundirá si lo pones en agua, pero un pedazo de plástico del tamaño de un campo de fútbol flotará. La regla básica de flotabilidad es que un objeto se hundirá si pesa más que exactamente el mismo volumen de agua.
Tipos de flotabilidad
Hay tres tipos de flotabilidad, positiva, negativa y neutral. Flotabilidad positiva significa que el objeto flotará. Flotabilidad negativa significa que el objeto se hundirá. Y la flotabilidad neutra significa que el objeto flotará a una profundidad media sin flotar ni hundirse.
Piense en un submarino. Un submarino tiene tanques de lastre que absorben agua o aire para que se eleven y caigan según sea necesario. Si los tanques están completamente llenos de aire, flotará hacia la superficie porque los tanques pesarán menos que el volumen igual de agua. Si los tanques están parcialmente llenos de aire, flotarán a una profundidad media sin flotar ni hundirse. Si los tanques están completamente llenos de agua, el submarino se hundirá hasta el fondo.
Mientras un submarino está sobre el agua o bajo el agua, la mayoría de los barcos flotan en parte y se hunden en parte de acuerdo con su propio peso y cuánto peso lleva. Cuanto mayor sea el total de estos dos pesos, más bajo se sienta en el agua. Sin embargo, los barcos solo pueden soportar un peso determinado antes de hundirse.
El Principio de Arquímedes
El matemático griego Arquímedes es el padre de la flotabilidad. Se le ocurrió por primera vez la respuesta a la flotación en algún momento del siglo III a.C. La leyenda cuenta que se le había dado el trabajo de averiguar si una corona hecha para el rey era de oro sólido o una falsificación barata hecha en parte de una mezcla de oro y plata. La versión más popular de la leyenda dice que Arquímedes estaba tomando un baño y se dio cuenta de que el nivel del agua estaba subiendo mientras se sumergía en la bañera. Luego se dio cuenta de que si dejaba caer la corona de oro en la bañera, empujaría o «desplazaría» su propio volumen de agua del lado, lo que le daría una forma fácil de medir el volumen de un objeto complejo.
Descubrió que pesando la corona, podía calcular fácilmente su densidad y compararla con el oro. Una densidad de objetos es su masa dividida por su volumen. Si la densidad de la corona fuera menor que la del oro, la corona sería falsa.
Más tarde Arquímedes publicó su famosa ley de la física, que hoy se conoce como el Principio de Arquímedes. Esta ley establece que cuando algo reposa en el agua, siente una fuerza ascendente o flotante igual al peso del agua que empuja a un lado o desplaza. Si el objeto está completamente sumergido en agua, pierde efectivamente su peso.
Esta es la razón por la que los objetos parecen pesar menos bajo el agua que cuando están en tierra firme. Un ejemplo es si tomas un ladrillo de goma para bucear, un ladrillo que se usa para entrenar en una piscina, se sentirá más ligero bajo el agua que cuando se lleve a la superficie. Está recibiendo ayuda de la fuerza flotante bajo el agua.
La próxima vez que estés en un barco de 321 Boat Club y te preguntes por qué puedes flotar, recuerda el concepto de flotabilidad y el Principio de Arquímedes.