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7/25/2019 Flotabilidad Guia
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EMPUJE Y FLOTABILIDAD.
Capacidad de flotar basada en el PRINCIPIO DE ARQUIMEDES Y
PASCAL.
Por qu un trozo de plomo de algunos gramos se hunde en el agua y
sin embargo un barco de varias
toneladas flota en ella?
El principio de Arqumedes explica la naturaleza de la
flotabilidad: "Un cuerpo sumergido total o
parcialmente en un lquido experimenta una fuerza ascendente
igual al peso del lquido desplazado"
En un sentido simplificado, el significado del principio de
Pascal es el siguiente:
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Si Empuje > Peso, el cuerpo flota.
- Si Empuje < Peso, el cuerpo no flota.
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Si Empuje = Peso, el cuerpo sobrenada.
La frmula del empuje viene dada por la siguiente expresin:
E= m.fluido x Gravedad
El volumen de agua desplazada es idntico al volumen de la parte
sumergida del cuerpo.
- Un cubo de 1m de arista, totalmente sumergido, desplazar
exactamente 1 m3 de agua. Si el peso
de este m3 de agua fuese 1,000Kg, entonces el cubo experimentara
una fuerza ascendente de 1,000
Kg.
Si el peso del cubo fuese 900 Kg, la fuerza ascendente sera
mayor, por lo que el cubo subira
hasta que el peso del agua desplazada sea 900 Kg. El cubo estara
parcialmente sumergido
(estara flotando) y el volumen sumergido desplazara exactamente
900 Kg de agua. El cubo
Flota.
Si el peso del cubo fuese 1,000 Kg, la fuerza ascendente sera
igual al peso del cubo, por lo
que el cubo sobrenada.
Si el cubo pesara 1,100 Kg, la fuerza ascendente sera menor que
su peso, por lo que se
hundira. En todo caso, dentro del agua el cuerpo est sometido a
la fuerza ascendente de
1,000 Kg, por lo que tendra un peso aparente de solo 100 Kg. El
cuerpo no flota.
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Ya hemos visto que la fuerza ascendente que acta sobre un cuerpo
parcial o totalmente sumergido
es igual al peso del lquido desplazado. De qu depende este peso?
De la densidad del lquido y del
volumen del cuerpo sumergido.
El agua de mar es ms densa que el agua dulce, 1ltr de agua de
mar pesar ms que 1ltr de aguadulce, ya que el agua salada tiene
sales disueltas; de hecho en el mar muerto, que es el ms salado
del mundo y en el nada vive, es ms fcil flotar por su alta
densidad.
IMPORTANCIA DE LA FLOTABILIDAD EN LA VIDA DIARIA
Algunos de los efectos bsicos de la flotabilidad son:
Poder nadar sin hundirse
Hacer que los barcos floten
Hacer que los globos con helio suban
ESTABILIDAD DE LOS CUERPOS EN UN FLUIDO.- Un cuerpo en un fluido
es considerado estable si
regresa a su posicin original despus de habrsele girado un poco
alrededor de un eje horizontal.
Las condiciones para la estabilidad son diferentes, dependiendo
de que si el cuerpo est
completamente sumergido o se encuentra flotando.
EJEMPLO DE EJERCICIO:
Se tiene un trozo de madera prismtica de 1mts de largo y una
altura de 2,5 mts (relativade la
madera= 0,5), sumergido en un cubo con agua.
Determinar:
a) La Flotabilidad.
b) En caso de que el cuerpo flote, determine la porcin que
sobresale por encima del nivel del
agua.
Solucin:
Datos:
relativa = 0,5
Seccin prisma: l= 1mt
h= 2,5mts
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a) Flotabilidad
E= m.fluido *G
P= m * G
= m / V desplazado por el cuerpo
V solido= A * h
Vslido = 1mts * 1mts * 2,5mts= 2,5mts3 .
rea slido
rm= fluido / H2o slido= rm * H2o slido= 0,5 * 1000 Kg/mts3 =
500kg/mts3.
mslido= slido * Vslido mslido= 500kg/mts3 * 2,5mts3 =
1250Kg.
P= m * G P= 1250Kg * 9,80665m/s2 = 12258,31N.
mfluido= fluido * Vslido mfluido= 1000 kg/mts3 * 2,5mts3 =
2500Kg.
E= m.fluido *G E= 2500Kg * 9,80665 m/s2 = 24516,62N
E > P
24516,62 > 12258,31 El cuerpo flota.
b)
Sobresaliente del solido por encima del novel del agua
Si el cuerpo sobresale a E = P
P= 12258,31N E=?
V solido= A * h Vslido= 1mt * 1mt * h h (mts3)
mslido= slido * Vslido mslido= 1000Kg/ mts3 * h(mts3) = 1000 h
(Kg)
E= m.fluido *G E= 1000 h (Kg) * 9,80665 m/s2 = 9806,65 h (N)
E = P 9806,65 h (N) * 12258,31N
h= 12258,31N / 9806,65N = 1,25
2,5mts1,25 = 1,25mts
