Comprender las fuerzas
* flotabilidad: Cuando un objeto se sumerge en un fluido (como el agua), experimenta una fuerza ascendente llamada flotabilidad. Esta fuerza es igual al peso del fluido desplazado por el objeto.
* Gravedad: La bola se tira hacia abajo por la gravedad, que es igual a su peso.
Cálculo de fuerza
1. Calcule la fuerza boyante:
* Volumen de la pelota: Calcule el volumen de la bola usando la fórmula para el volumen de una esfera:(4/3) πr³, donde 'r' es el radio de la bola.
* Densidad de agua: La densidad del agua es de aproximadamente 1000 kg/m³.
* Fuerza boyante =volumen de la bola * densidad del agua * aceleración debido a la gravedad (g =9.8 m/s²)
2. Calcule el peso de la pelota:
* Misa de la pelota: Encuentra la masa de la pelota (generalmente dada en el problema).
* peso =masa de bola * aceleración debido a la gravedad (g =9.8 m/s²)
3. Se requiere fuerza:
* La fuerza requerida para sostener la pelota bajo el agua es la diferencia entre el peso de la pelota y la fuerza boyante.
Ejemplo
Digamos que tienes una pelota con:
* radio: 0.1 metros (10 cm)
* Misa: 0.5 kg
1. Fuerza boyante:
* Volumen de pelota: (4/3) π (0.1 m) ³ ≈ 0.00419 m³
* Fuerza boyante: (0.00419 m³) * (1000 kg/m³) * (9.8 m/s²) ≈ 41.1 N (Newtons)
2. Peso de la pelota:
* Peso: (0.5 kg) * (9.8 m/s²) ≈ 4.9 n
3. Se requiere fuerza:
* Se requiere fuerza: 4.9 N (peso) - 41.1 N (fuerza boyante) =-36.2 N
Resultado: La fuerza requerida para sostener la pelota bajo el agua es -36.2 N. El signo negativo indica que debe aplicar una fuerza ascendente para contrarrestar la flotabilidad y mantener la pelota sumergida.
Nota importante: Si la fuerza boyante es mayor que el peso de la pelota, la pelota flotará a la superficie.
