PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
Cuando un cuerpo se sumerge en un fluido, las presiones sobre las caras laterales del cuerpo se neutralizan en
forma mutua, sin embargo el cuerpo está sujeto a otras dos fuerzas opuestas: su peso que lo jala hacia abajo y el
empuje del líquido que lo impulsa hacia arriba (esto se siente al sumergir una pelota en el agua).
Esa fuerza de empuje hidrostático o fuerza de flotabilidad que reciben los objetos al ser introducidos en el agua
fue estudiada por Arquímedes quien enunció el siguiente principio:
“Todo objeto total o parcialmente sumergido en un fluido experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del
fluido desalojado”.
De este principio se obtienen los siguientes casos:
a) Si el peso (W) de un objeto es menor al empuje (E) que recibe, el objeto flota.
b) Si el peso (W) del objeto es igual al empuje (E) que recibe, el objeto permanecerá en equilibrio, es decir,
sumergido parcial o totalmente dependiendo del lugar en donde sea coloque el objeto (el cuerpo no se sumerge ni
emerge).
c) Si el peso (W) del objeto es mayor que el empuje (E), entonces el cuerpo se hundirá.
W<E
W=E
W>E
La magnitud del empuje que recibe un objeto sumergido en un líquido, se determina al multiplicar el volumen del
líquido desalojado (que es igual al volumen total o parcial del cuerpo sumergido) por la densidad del líquido en que
se sumerge el cuerpo por la gravedad. Matemáticamente se expresa:
𝐸 = 𝑣𝜌𝑔
Así pues, vemos que la magnitud de la fuerza de empuje ejercido por un fluido cuando un objeto se sumerge en él,
depende del peso específico del fluido y del volumen del fluido desalojado (un objeto que se sumerge desplaza un
volumen de líquido igual al volumen del objeto).
La fuerza de empuje que experimentamos al sumergirnos en el agua de una alberca, nos hace sentir más livianos
dentro del agua, a este efecto se le conoce como peso aparente y es expresado por la siguiente fórmula:
𝑊𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑊𝑟𝑒𝑎𝑙 − 𝐸𝑚𝑝𝑢𝑗𝑒
Un fluido más denso ejercerá sobre un objeto sumergido en él un mayor empuje que un fluido de menor densidad
a pesar de desplazar el mismo volumen de fluido, es por ello que los cuerpos flotan más en agua salada que en
agua dulce.
Actividad: Contesta correctamente los siguientes planeamientos basados en el Principio de Arquímedes.
1. ¿Qué sucede si con un trozo de papel aluminio formas una canoa y la colocas dentro de un recipiente con agua?
(Dejar 4 renglones).
2. ¿Qué sucede si compactas la canoa formando una pequeña esfera sin huecos de aire y la colocas dentro del
mismo recipiente? Explica por qué.
(Dejar 4 renglones).
3. ¿Cuál es el peso aparente de una roca sumergida en el agua si la roca pesa 54 N en el aire y tiene un volumen de
2.3 x 10-3 m3?
(Dejar media página).
4. Un cubo de acero de 20 cm de lado se sumerge en agua. Si tiene un peso de 564.48 N, calcular:
a) ¿Qué empuje recibe?
b) ¿Cuál será el peso aparente del cubo?
(Dejar media página).
5. Un prisma rectangular de cobre, de base igual a 36 cm2 y una altura de 10 cm, se sumerge hasta la mitad, por
medio de un alambre, en un recipiente que contiene alcohol.
a) ¿Qué volumen de alcohol desaloja?
b) ¿Qué empuje recibe?
c) ¿Cuál es el peso aparente del prisma debido al empuje, si su peso real es de 31.36 N?
(Dejar una página).
6. Un pescador usa una plomada que pesa 40 kp en el aire y 30 kp cuando se sumerge en el agua. ¿Cuál es volumen
de la plomada?