Principio de Arquímedes

Si has cogido un objeto pesado y te has metido con él en un recinto con agua (una piscina, alberca, bañera, etc...), habrás podido comprobar que el objeto se vuelve menos pesado. Esto es debido a que cualquier cuerpo dentro de un fluido sufre una fuerza con la misma dirección y sentido contrario a su peso. Esa fuerza, denominada fuerza de empuje, corresponde con el peso del fluido desalojado al introducir el cuerpo en él.

De esta forma, el peso del cuerpo dentro del fluido (peso aparente) será igual al peso real que tenía fuera de él (peso real) menos el peso del fluido que desplaza al sumergirse (peso del fluido o fuerza de empuje). Matemáticamente:

Paparente=Preal−Pfluido

Este descubrimiento se atribuye a Arquímedes, el cual enunció el siguiente principio.

Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza de empuje vertical hacia arriba llamada E, equivalente al peso del fluido que desaloja. Matemáticamente, la fuerza de empuje:

Pfluido=E=m⋅g=d⋅V⋅g

donde:

• Pfluido es el peso del fluido que se desplaza al sumergir un cuerpo en él.
• E es la fuerza de empuje que sufre el cuerpo sumergido.
• m es la masa del fluido desplazado.
• d es la densidad del fluido.
• V es el volumen del fluido desalojado.
• g es la gravedad.

Ejemplo:¿Sabrías decir cual es el peso aparente de un cubo de 10 cm de lado y 10 kg de masa que se sumerge completamente en un fluido cuya densidad es 1000 kg/m3?

Datos

Lcubo = 10 cm = 0.1 m
Vcubo = Vfluido desalojado= 0.1 m x 0.1 m x 0.1 m = 10-3 m
mcubo = 10 kg
dfluido = 1000 kg/m3
g = 9.8 m/s2

resolverlos siguientes problemas

1. Una bola de acero de 8 cm de radio se sumerge en agua, calcula el empuje que sufre y la fuerza resultante.

2. Se desea calcular la masa específica de una pieza metálica, para esto se pesa en el aire dando como resultado 29 N y a continuación se pesa sumergida en agua dando un valor de 37 N.