¿Sabías que dentro de tu cuerpo hay un ejército en constante alerta? Sí, tu sistema inmune es ese súper equipo que no descansa ni un segundo, vigilando y combatiendo cualquier enemigo que intente invadirte: bacterias, virus, hongos, parásitos e incluso células dañadas que podrían volverse peligrosas.
Aunque no lo veas, está siempre activo y Sigue leyendo ¿Cómo funciona el Sistema Inmune? ¡La defensa natural de tu cuerpo!
El Principio de Arquímedes dice que la fuerza que recibe un cuerpo al ser sumergido en el seno de un líquido. Esta fuerza se llama empuje. La relación fue establecida por el físico griego Arquímedes en el siglo 3 antes de Cristo. Según Arquímedes, el empuje que recibe un cuerpo es igual al peso específico del líquido en el que está por el volumen sumergido del cuerpo. A veces es el volumen total si este está todo sumergido. El Principio de Arquímedes es fundamental en la física.
E = Pe x Vsc
El Principio de Arquímedes se aplica no solo en líquidos, sino también en gases, lo que lo convierte en un concepto versátil en la ciencia.
1- Calcula el empuje que recibe un cubo de aluminio de 10 cm de lado si está sumergido totalmente en el agua. (Peso específico Al = 2,7 Kg/dm3).
En primer lugar, debemos establecer el volumen del cuerpo. Se trata de un cubo de 10 cm de lado:
El volumen de un cubo es V = l3.
V = (12 cm)3 = 1728 cm3.
El empuje será:
E = Pe x Vsc → E = 1 kg/dm3. 1,728 dm3 → E = 1,728 Kg f (kilogramos fuerza)
Si queremos pasarlo a Newton hacemos la conversión:
1,728 Kgf . (9,8 N / 1 Kgf)
16.93 N
Ahora plantearemos el mismo problema, pero sin sumergirlo, es decir, arrojamos dicho cuerpo al agua y veremos qué ocurre. Se puede hundir o puede flotar. Para esto deberemos calcular el empuje que recibirá y compararlo con su peso que no conocemos. Si el peso es mayor que el empuje se hundirá, si el empuje es mayor o igual al peso este flotara.
Este análisis responde a la pregunta de cómo el Principio de Arquímedes afecta la flotación de diferentes cuerpos en el agua.
El peso específico de un cuerpo es igual a peso dividido por su volumen. Calculemos el peso.
Pe = Peso x V
Peso = Pe/V → Peso = 2,7 Kg/dm3/1,728 dm3 → Peso = 1,56 Kgs.
Recordemos que el empuje calculado era de 1,728 Kgf por lo tanto al ser mayor que el peso este flotara.
Otra variante que nos pueden preguntar es que parte del volumen emerge o queda sumergido. Para esto debemos igualar el peso del cuerpo (Pc) y el empuje (E). Teniendo en cuenta que el cuerpo está en equilibrio, es decir la suma de las fuerzas que actúan sobre él es cero.
E – Pc = 0 → E = Pc
Según el Principio de Arquímedes:
E = Pe x Vsc
Pc = Pe x Vsc
1,56 Kgf = 1kg / dm3 x Vsc → 1,56 Kgf / 1 Kg / dm3 = 1,56 dm3 o 1560 cm3
Por lo tanto, el resto será el volumen emergido.
Ve = Vt – Vs → Ve = 1728 cm3 – 1560 cm3 → Ve = 168 cm3
2- Calcula cuantas personas de un peso promedio de 70 Kgf podrían subir a una balsa de madera cuyas dimensiones son de 4 mts de largo, 2 mts de ancho y 15 cm de alto. Pe madera = 0,75
La balsa es un claro ejemplo de cómo el Principio de Arquímedes actúa en la vida cotidiana, garantizando que flote bajo un peso específico determinado.
La condición para que la balsa no se hunda en el agua será de que el empuje que reciba sea igual al peso de esta y de las personas que suban.
Primero calculamos al volumen de la balsa llevando previamente las unidades de longitud a metros para ser homogéneo al cálculo.
V = 4 mts x 2 mts x 0,15 m → V = 1,2 M3 = 1200 dm3
Ahora bien, el empuje que recibe la balsa es de
E = 1 kg/dm3 . 1200 dm3 E = 1200 kgf
El peso del cuerpo será de:
P = Pe x V → P = 0,75 kg/dm3 . 1200 dm3 → P= 900 kgf
Vemos que hay una diferencia entre el E y el Pc de:
E – P = 1200 Kgf – 900 kgf → E – P = 300 kgf
Esta diferencia es aprovechada para que suban las personas. Cada persona es de 70 kgf de peso. Por lo tanto, se podrán subir unas:
300/70 = 4,29 que redondeando a 4 equivale a 4 personas ya que con 5 personas se sobrepasará el límite.
Espero que te haya servido este Artículo. Éxitos.
El Principio de Arquímedes es un pilar en la enseñanza de la física y la química, fundamental para estudiantes y profesionales.
Así que, recuerda siempre la importancia del Principio de Arquímedes en nuestra comprensión del comportamiento de los cuerpos en fluidos.
Profesor: Patricio Andrés Arroyo.
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