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Respuesta:
El principio de Arquímedes es un principio físico que consiste en afirmar que un cuerpo que es total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja. A esta fuerza se le conoce con el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y se mide en newtons. El principio afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.
Historia
Arquímedes creció en un ambiente donde la ciencia era familiar, viajó por la península ibérica y estudió en Alejandría donde junto con Eratóstenes de Cirene, efectuó la medición de la circunferencia terrestre. Cuando regresó a Siracusa, se dedicó a estudiar matemática, física, geometría, mecánica, óptica y astronomía.
La anécdota de la historia del principio cuenta cómo Arquímedes creó un método para determinar el volumen de un objeto con una forma irregular. De acuerdo con Vitruvio, una nueva corona con había sido fabricada para Hierón II, quien le pidió a Arquímedes determinar si la corona estaba hecha de oro sólido o de plata. Arquímedes tenía que resolver el problema sin dañar la corona, así que no podía fundirla para calcular su densidad.Cuando tomaba un baño, notó que el nivel de agua subía en la tina cuando él entraba, y supo que esto podría usarse para determinar el volumen de la corona. Debido a que la compresión del agua sería despreciable, la corona, al ser sumergida, desplazaría una cantidad de agua igual a su propio volumen. Cuando dividió la masa de la corona por el volumen de agua desplazada, obtenía la densidad de la corona la cual sería menor si otros metales más baratos y menos densos le hubieran sido añadidos.
Enunciado del principio de Arquímedes
El enunciado del principio de Arquímedes nos dice que “todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido (líquido o gas), experimenta una fuerza (empuje) vertical y hacia arriba igual al peso del fluido desalojado”.
Formula
Matemáticamente, la fuerza de empuje o el principio de Arquímedes puede ser representado mediante la siguiente fórmula:
Pfluido=E=m⋅g=d⋅V⋅g
En donde:
Pfluido es peso del fluido que se desplaza al sumergir un cuerpo en él.
E es la fuerza de empuje del cuerpo sumergido.
m es la masa del fluido desplazado.
d es la densidad del fluido.
V es el volumen del fluido desalojado.
g es la gravedad.
Flotación
El principio de flotación consiste en la aparente pérdida de peso que sufren los objetos cuando son sumergidos dentro de un líquido. Esto sucede porque cuando un objeto está sumergido dentro de un líquido, el mismo líquido se encarga de ejercer presión sobre todas las paredes del recipiente que los contiene, y sobre los cuerpos que están sumergidos dentro de ese líquido.
Debido a la presencia de presión hidrostática, las fuerzas ubicadas lateralmente y que actúan sobre el cuerpo logran encontrar un equilibrio y tienen entonces el mismo valor en la misma profundidad. Caso contrario sucede en las fuerzas que se encuentran ejerciendo presión sobre los cuerpos tanto en las partes inferiores como superiores ya que estas fuerzas son opuestas, porque una empuja hacia abajo y la otra lo hace hacia arriba.
Con la profundidad, la presión también sufre un aumento y las fuerzas que son ejercidas en la parte interna del objeto pasan a ser mayores que las que están ubicadas en la parte superior por lo que la fuerza se dirige hacia arriba y como resultado obtenemos que los objetos puedan flotar evitando que se hundan dentro de los líquidos.
Aplicaciones del principio de Arquímedes
Algunas aplicaciones del principio de Arquímedes son:
En el submarino que no cambia de volumen pero sí de peso, gana agua para sumergirse y la expulsa con aire para disminuir su peso y subir.
Construcción de flotadores salvavidas, aprovechando la baja densidad del material del flotador.
Este principio se aplica a los globos que están llenos de un gas menos pesado que el aire como por ejemplo los globos aerostáticos, los montgolfiers, los Aero dirigibles y otros.
Cuando nos sumergimos en una piscina o en el mar pareciera que pesamos menos.
Explicación:
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