Todos los objetos parecen pesar menos si están sumergidos en el agua. Por ejemplo, es mas fácil levantar o sostener a una persona debajo del agua, que fuera de ella. Este hecho suele aprovecharse para realizar ejercicios de rehabilitación con determinados pacientes.
Incluso si una persona se pesa en una balanza dinamométrica apoyada en el fondo de una piscina, esta marcará un valor inferior al peso real. Sin embargo, el peso del cuerpo sumergido es el mismo dentro y fuera del líquido, dado que no variaron la masa ni el valor de la aceleración de la gravedad.
Qué sucede entonces?
El menor peso aparente dentro del aqua se debe a una fuerza neta vertical y con sentido hacia arriba que el agua ejerce sobre los objetos sumergidos en ella. Esta fuerza, conocida como fuerza de flotación o empuje, se puede explicar considerando que un cuerpo sumergido en un liquido experimenta fuerzas en todas direcciones, pero siempre en forma perpendicular a la superficie del cuerpo. Un submarino que está bajo el agua experimenta la presión de este liquido que provoca fuerzas en todas direcciones sobre su estructura, desde arriba, desde abajo y lateralmente, Las fuerzas ejercidas por el agua sobre el submarino son perpendicularesa su superficie en cada punto de la estructura que lo conforma.
Sin embargo, dado que la parte superior del submarino se encuentra a una profundidad menor que su parte inferior, la presión hidrostática en la zona superior es menor que en la interior esta diferencia de presiones produce una fuerza resultante con sentido hacia arriba, Lateralmente, en cambio, las fuerzas horizontales a igual nivel en cada punto del submarino se anulan entre si.
Que un cuerpo flote o se hunda en un fluido en reposo depende de la relación entre el peso del objeto y el empuje sobre el. Si se sumerge un cuerpo y se lo suelta, pueden presentarse tres situaciones:
E=P
. El peso del objeto es igual al empuje que recibe (P = E), en este caso el objeto se mantiene equilibrio.
E＞P
. El peso del objeto es menor que el empuje (P ＜ E), entonces existe una resultante hacia arriba, por lo tanto, el objeto asciende
E＜P
. El peso del objeto supera al empuje (P＞E). En este caso el objeto se hunde.
En un cuerpo sumergido, el empuje se aplíca en un punto especifico denominado centro de empuje (CE). Si el sólido sumergido y el fluido son homogéneos, es decir, están constituidos por un Gnico material, entonces coincide con el centro de gravedad (CG) del cuerpo.
Por ejemplo, si una persona se encuentra en el agua, la posición del centro de empuje se puede variar con la cantidad de aire que tiene en los pulmones, mientras que la posición del centro de gravedad puede cambiar al mover los brazos y piernas.
No hay comentarios.:
Publicar un comentario