Principio de Arquímedes Álvaro Guil Laynez 2ºB

Enunciado "Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido que desaloja *Fluido que desaloja: parte del fluido que el objeto “quita de su sitio” para ocupar ese espacio

COMPROBACIÓN EXPERIMENTAL Para medir el peso de un objeto utilizamos un dinamómetro o muelle. Cuando el objeto no tiene aceleración, la fuerza resultante es cero: midiendo la fuerza que ejerce el muelle podemos saber la fuerza que ejerce la Tierra sobre el objeto (peso) Fm,o=0,5 N FT,o=? Fres=0  FT,o=0,5 N

COMPROBACIÓN EXPERIMENTAL Cuando lo sumergimos en agua, el objeto desalojará parte del agua de su sitio, subiendo el nivel de agua en el vaso. En este caso concreto, el nivel del agua sube hasta marcar 20 cm3 más. Por tanto, el objeto desaloja 20 cm3 de agua (que será el volumen del objeto) Como la densidad del agua es 1 g/ cm3, la masa de agua desalojada es 20 g y su peso: 0,2 N. Según el principio de Arquímedes, el agua empujará al objeto con una fuerza vertical y hacia arriba: Fa,o=0,2 N

COMPROBACIÓN EXPERIMENTAL El peso del objeto sigue siendo el mismo (0,5 N), sin embargo el dinamómetro indica tan sólo una fuerza de 0,3 N. Como asociamos el peso a lo que indica el dinamómetro, decimos que el peso aparente disminuye. Fa,o=? Fm,o=0,3 N FT,o=0,5 N Fres=0  Fa,o=0,2 N

Si el principio de Arquímedes es correcto, podemos predecir nuevas situaciones: ¿Qué pasará cuando el objeto se sumerja sólo la mitad? ¿Qué pasará cuando el objeto este lleno del fluido en el que se sumerge?

¿Qué pasará cuando el objeto se sumerja sólo la mitad? El objeto sigue pesando 0,5N, pero ahora el fluido lo empuja hacia arriba con 0,1N (la mitad de lo que le empujaba cuando se sumergía entero). *Por tanto, el peso aparente (la fuerza que ejerce el muelle) es ahora 0,4 N Fa,o=0,1 N Fm,o=0,4 N FT,o=0,5 N

¿Qué pasará cuando el objeto este lleno del fluido en el que se sumerge? Fm,o=0,2N Fm,o=0 N Fa,o=0,2N FT,o=0,2N FT,o=0,2N El objeto “parece” que no pesa pues como el objeto es de agua: FT,o=Fa,o

En general, para todo objeto sumergido en un fluido: El objeto está sometido a dos fuerzas: el peso (FT,o: vertical y hacia abajo) y el empuje (Ff,o: vertical y hacia arriba). El volumen del objeto coincide con el volumen del fluido desalojado. La masa del objeto (o) y la masa del fluido desalojado (f) son distintas debido a la diferente densidad (ρ): mo=ρo·V mf=ρf·V FT,o = mo·g = V·ρo·g Ff,o = mf·g = V·ρf·g

En general, para todo objeto sumergido en un fluido: FT,o = mo · g = V · ρo · g Ff,o = mf · g = V · ρf · g Si ρo>ρf : el objeto se hunde hasta el fondo. Si ρo=ρf : el objeto parece que que no pesa y se queda donde lo dejemos. Si ρo<ρf : el objeto se va hacia arriba y flota. En este caso, si V es el volumen del objeto, ¿de qué dependerá el volumen V’ sumergido?

Gracias a Paco Tejero por dejarnos la hora de Filosofía para hacer las fotos, a Rafa por los materiales y a la mano de Ana.