PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

Arquímedes de Siracusa 287 a. C. – 212 a. C.) 

Fue un matemático griego,físico, ingeniero, inventor y astrónomo. Aunque se conocen pocos detalles de su vida, es considerado uno de los científicos más importantes de la antigüedad clásica. Entre sus avances en física se encuentran sus fundamentos en hidrostática, estática y la explicación del principio de la palanca.

«Un cuerpo 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». 

Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y se mide en newtons (en el SIU). 









El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido (líquido o gas). Experimenta una fuerza vertical y hacia arriba – fuerza de empuje (E)- cuyo módulo es igual al peso del volumen de fluido que desaloja.

¿QUÉ SITUACIONES NOS PODEMOS ENCONTRAR CUANDO UN CUERPO ES INTRODUCIDO EN UN LÍQUIDO?

1. El peso del objeto completamente sumergido es mayor que el empuje. En este caso, la resultante es una fuerza vertical hacia abajo que hace que el cuerpo se hunda.

2. El peso y el empuje son iguales en módulo. Entonces, la resultante es nula. El cuerpo se encontrará en equilibrio y se mantendrá en la posición en que se ha colocado.

3. El peso del objeto sumergido es menor que el empuje. La resultante es una fuerza vertical hacia arriba que hace emerger el cuerpo. El equilibrio se alcanza cuando el objeto se mantiene parcialmente sumergido, lo suficiente para que sean iguales su peso y el empuje correspondiente.

EJEMPLO:
Una bola de acero de 5cm de radio se sumerge en agua. Calcula el empuje que sufre y la fuerza resultante (densidad del plomo = 7,9 g/cm3 ).

Para calcular el empuje resultante, recuerda que Empuje = “peso del volumen de agua desalojada”. Por lo tanto, necesitamos saber la masa del agua desalojada, para lo que a su vez debemos calcular el volumen de la bola y saber la densidad del agua (1000g/l).

Volumen de la bola: el volumen de una esfera es:

 V = 4/3πr3 = 4/3π (0,05)3 = 5,23·10-4 m3 = 0,524 litros 

Como densidad = masa/volumen

1 = m/0,524
 m = 0,524 Kg 

Sabiendo la masa, calculamos el peso del agua desalojada (es decir, el empuje)

 E = m·g = 0,524·9,8 = 5,14 N

Vamos con la fuerza resultante.
Aquí actúan dos fuerzas: el empuje del agua hacia arriba y el peso de la bola hacia abajo. Nos queda calcular este último:
Densidad del plomo = 7,9 g/cm3 = 7900 Kg/m3 
Masa de la bola = dplomo·Vbola = 7900·5,23·10-4 = 4,132 Kg 

w = m·g = 4,132·9,8 = 40,49

La resultante es
 F = w – E = 40,49 – 5,14 = 35,35 N 

Como P>E, la bola se hunde (lógico, teniendo en cuenta que es de plomo).

http://www.cienciasatlantico.blogsek.es/2013/02/19/fuerza-de-empuje-principio-de-arquimedes-peso-aparente/
http://mecanicadefluidossbl.blogspot.com/2013/09/principio-de-arquimedes.html
http://www.cajondeciencias.com/Descargas%20fisica/ER%20Principio%20de%20Arquimedes.pdf