La densidad media de un barco es ligera en comparación con la densidad media del agua. Stockbyte / Getty Images La definición estándar de flotación fue registrada por primera vez por Arquímedes y es algo como esto:un objeto en un fluido experimenta una fuerza ascendente igual al peso del fluido. desplazado por el objeto. Entonces, si un bote pesa 1, 000 libras (o kilogramos), se hundirá en el agua hasta que haya desplazado 1, 000 libras (o kilogramos) de agua. Siempre que el barco se desplace 1, 000 libras de agua antes de que se sumerja todo, el barco flota.
No es muy difícil dar forma a un bote de tal manera que el peso del bote se haya desplazado antes de que el bote esté completamente bajo el agua. La razón por la que es tan fácil es que una buena parte del interior de cualquier barco es aire (a diferencia de un cubo de acero, que es de acero macizo en todas partes). La densidad media de un barco, la combinación del acero y el aire, es muy ligera en comparación con la densidad media del agua. . Por lo tanto, muy poco del bote tiene que sumergirse en el agua antes de que haya desplazado el peso del bote.
La siguiente pregunta que se debe hacer es flotante sí mismo. ¿Cómo saben las moléculas de agua cuando 1, 000 libras de ellos se han salido del camino? Resulta que el acto real de flotar tiene que ver con presión en lugar de peso. Si toma una columna de agua de 1 pulgada cuadrada y 1 pie de alto, pesa alrededor de 0.44 libras dependiendo de la temperatura del agua (si toma una columna de agua de 1 cm cuadrado por 1 metro de alto, pesa unos 100 gramos). Eso significa que una columna de agua de 1 pie de altura ejerce 0.44 libras por pulgada cuadrada (psi). Similar, una columna de agua de 1 metro de altura ejerce 9, 800 pascales (Pa).
Si tuviera que sumergir una caja con un manómetro adjunto (como se muestra en esta imagen) en agua, entonces el manómetro mediría la presión del agua a la profundidad sumergida:
Si sumergiera la caja 1 pie en el agua, el manómetro leería 0.44 psi (si lo sumergiste 1 metro, leería 9, 800 Pa). Lo que esto significa es que la parte inferior de la caja tiene un fuerza hacia arriba siendo aplicado a él por esa presión. Entonces, si la caja mide 1 pie cuadrado y está sumergida 1 pie, la parte inferior de la caja está siendo empujada hacia arriba por una presión de agua de (12 pulgadas * 12 pulgadas * 0,44 psi) 62 libras (si la caja tiene 1 metro cuadrado y está sumergida 1 metro de profundidad, la fuerza hacia arriba es 9, 800 newtons). ¡Esto simplemente equivale exactamente al peso del pie cúbico o metro cúbico de agua que se desplaza!
Es esta presión de agua hacia arriba que empuja el fondo del bote lo que hace que el bote flote. Cada pulgada cuadrada (o centímetro cuadrado) del bote que está bajo el agua tiene presión de agua que lo empuja hacia arriba, y esta presión combinada hace flotar el barco.
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