El principio de Arquímedes explica el fenómeno de la sustentación que se produce cuando un cuerpo se sumerge en un líquido. Según este principio, el volumen de un objeto sumergido en agua es menor que su volumen original. Esto se debe a que el agua pesa sobre el objeto una cantidad de masa equivalente a la del agua desplazada. El principio puede enunciarse así: En otras palabras, un cuerpo sumergido en el agua experimentará una fuerza ascendente igual al peso del agua desplazada. En este artículo, exploramos ejemplos del Principio de Arquímedes y explicamos su funcionamiento.
¿Cómo funciona el principio de Arquímedes?
El principio de Arquímedes se utiliza para encontrar el peso de un objeto cuando se sumerge en un líquido. El principio establece que el volumen de un objeto sumergido en agua es menor que su volumen original. La razón es que el agua pesa sobre el objeto una cantidad de masa equivalente a la del agua desplazada. Sin embargo, este principio sólo es aplicable cuando el objeto está sumergido en agua. No se aplica a otros líquidos. El principio puede enunciarse como sigue: En otras palabras, un cuerpo sumergido en el agua experimentará una fuerza ascendente igual al peso del agua desplazada. Para entender cómo funciona, imagine un objeto con un volumen de 1 pie cúbico que está completamente sumergido en el agua. Según el principio de Arquímedes, ese pie cúbico de agua desplazará un volumen de 1 pie cúbico. Ahora bien, ese 1 pie cúbico de agua pesa 1.000 libras. Por lo tanto, el objeto también pesará 1.000 libras. Esto es cierto para cualquier volumen de agua. Cuanto mayor sea el volumen de agua, mayor será la fuerza ascendente (de desplazamiento) sobre el objeto.
Cálculo del desplazamiento de Arquímedes
Para encontrar el desplazamiento de un objeto por el principio de Arquímedes, se utiliza la siguiente ecuación: Desplazamiento de un objeto = Peso del agua desplazada por el objeto O, Desplazamiento de un objeto = Peso del objeto – Peso del agua Por ejemplo, supongamos que tenemos un objeto que pesa 10 N. Si sumergimos este objeto completamente en el agua, veremos que el nivel del agua sube 10 cm. Entonces, según el principio de Arquímedes, el peso de 10 cm de agua es igual al peso del objeto.
Cómo encontrar el desplazamiento de un objeto por el principio de Arquímedes
Veamos cómo podemos hallar el desplazamiento de un objeto por el principio de Arquímedes con la ayuda de algunos ejemplos.
Ejemplo de un objeto que tiene más masa que su desplazamiento
Supongamos que tenemos un objeto que tiene un volumen de 1 pie cúbico y pesa 100 libras. Ahora, supongamos que sumergimos completamente este objeto en agua. ¿Cuánta agua se desplazará? Según el principio de Arquímedes, 1 pie cúbico de agua pesa 1.000 libras. Por lo tanto, al sumergir el objeto, 1 pie cúbico de agua será desplazado por 100 libras. Este 1 pie cúbico de agua pesará sólo 100 libras. Por lo tanto, el objeto desplazará más agua que su propio peso. Un ejemplo más amplio también ayudaría a explicar mejor este fenómeno. Suponga que tiene un objeto que tiene un volumen de 1 yarda cúbica y pesa 100 libras. Ahora, supongamos que sumergimos completamente este objeto en agua. ¿Cuánta agua se desplazará? Según el principio de Arquímedes, 1 yarda cúbica de agua pesa 1.000.000 de libras. Por lo tanto, al sumergir el objeto, 1 yarda cúbica de agua será desplazada por 100 libras. Esta 1 yarda cúbica de agua pesará sólo 100 libras. Por lo tanto, el objeto desplazará más agua que su propio peso.
Cómo encontrar el peso de un objeto por el principio de Arquímedes
Veamos cómo podemos encontrar el peso de un objeto por el principio de Arquímedes con la ayuda de algunos ejemplos.
Objetos con la misma masa pero diferentes desplazamientos
Supongamos que tienes dos objetos que tienen la misma masa pero diferentes volúmenes. Sumerges completamente ambos objetos en agua. El de mayor volumen desplazará más agua que el otro. Por lo tanto, tendrá una fuerza ascendente mayor. Según el principio de Arquímedes, la fuerza ascendente sobre el objeto es igual al peso del agua desplazada. Un pie cúbico de agua pesa 1.000 libras. Por lo tanto, si se sumerge completamente el objeto con un volumen de 1 pie cúbico en agua, éste desplazará 1 pie cúbico de agua. Pero, si se sumerge completamente el segundo objeto con un volumen de 2 pies cúbicos de agua, éste desplazará 2 pies cúbicos de agua. Por lo tanto, el segundo objeto experimentará una mayor fuerza ascendente.
Resumiendo
Si juntamos todo, podemos decir que el principio de Arquímedes establece que el volumen de un objeto sumergido en agua es menor que su volumen original. Esto se debe a que el agua pesa sobre el objeto una cantidad de masa equivalente a la del agua desplazada. El principio se puede enunciar de la siguiente manera: En otras palabras, un cuerpo sumergido en el agua experimentará una fuerza ascendente igual al peso del agua desplazada.