Las boyas, los globos y los barcos son ejemplos familiares de artículos que flotan. El fenómeno de la flotación, sin embargo, no se entiende comúnmente. La flotación fue explicada por primera vez por el matemático griego clásico, Arquímedes, quien formuló el famoso principio que lleva su nombre. El Principio de Arquímedes establece que un objeto completamente o parcialmente sumergido en un fluido (un líquido o gas) actúa sobre una fuerza ascendente o flotante igual al peso del fluido desplazado. La fuerza de flotación surge de una diferencia de densidad entre un fluido y un objeto inmerso en el fluido.
Imagine una boya hecha de corcho flotando en el agua. Suponga que la boya tiene un volumen de 2 pies cúbicos (pies cúbicos) y una densidad de 15 libras por pie cúbico. Calcule el peso de la boya de la siguiente manera: 2 pies cúbicos x 15 libras /pies cúbicos = 30 libras.
Calcule el peso del agua que tiene un volumen igual al de la boya, usando 62.4 libras /ft-cubed como la densidad del agua, como sigue: 2 pies-cubed x 62.4 lbs /ft-cubed = 124.8 pounds /ft-cubed.
Tenga en cuenta que la boya, si se mantiene bajo el agua, desplaza 124.8 libras de agua. Según el principio de Arquímedes, la fuerza de flotación que actúa sobre el corcho es de 124.8 libras, que es mayor que el peso del corcho. Por lo tanto, si se libera el corcho, la fuerza de flotación lo empuja hacia la superficie, donde permanece parcialmente sumergido.
Calcule el volumen de agua desplazado por la boya flotante, de la siguiente manera: 30 libras de agua /[62.4 libras /ft-cubed] = 0.481 ft-cubed.
Calcule la cantidad de volumen de la boya restante sobre la superficie del agua, de la siguiente manera: 2 - 0.481 = 1.519 ft-cubed. El porcentaje del volumen de la boya sobre el agua es por lo tanto: [1.519 /2] x 100 = 76 por ciento.
Consejo
La densidad del agua es de 62.40 libras /pie-cubo a 26 grados Fahrenheit , la temperatura del agua de mar fría. La densidad del agua, como la de cualquier fluido, disminuye al aumentar la temperatura. Por ejemplo, la densidad del agua es de 62.30 libras /pie-cubo a 70 grados Fahrenheit. Las mediciones más precisas que involucran densidad se obtienen al usar valores a temperaturas específicas.
