¿Qué factores están relacionados con la flotabilidad?
En primer lugar, la flotabilidad
Los líquidos y los gases ejercen una fuerza vertical ascendente sobre los objetos sumergidos en ellos, lo que en física se llama flotabilidad. La dirección de la flotabilidad es verticalmente hacia arriba. Un objeto que flota sobre la superficie de un fluido o se sumerge en un fluido está sujeto a la fuerza ascendente resultante de la presión hidrostática en todas las direcciones. Esta fuerza es igual a la gravedad del fluido desplazado por el objeto. En los líquidos, la presión es diferente en diferentes profundidades.
La profundidad de inmersión de las partes superior e inferior del objeto en el líquido es diferente. La presión ascendente del líquido en la parte inferior del objeto es mayor. Se puede demostrar que la fuerza de flotación es. igual a la diferencia entre la presión hacia arriba y hacia abajo del líquido sobre el objeto. Por ejemplo, si la gravedad de una piedra es mayor que el peso del mismo volumen de agua, se hundirá hasta el fondo del agua; la gravedad de un madero flotante o del casco de un barco es igual al peso del agua desplazada por el; parte sumergida, por lo que flotará en el agua.
La cantidad de flotabilidad está relacionada con el volumen del objeto sumergido en el líquido. Cuanto mayor es el volumen de un objeto sumergido en un líquido, mayor es la flotabilidad del objeto, que está relacionada con la densidad del líquido. Cuanto mayor sea la densidad del líquido, mayor será la flotabilidad del objeto.
2. Causas de la flotabilidad
La flotabilidad es causada por la diferencia de presión entre el líquido circundante y las superficies superior e inferior del objeto. Por ejemplo, un cubo sumergido en líquido tiene la misma presión de agua en los lados izquierdo y derecho, y en el frente y en la parte posterior, en direcciones opuestas, equilibrándose entre sí.
A diferentes profundidades en el líquido en la superficie superior e inferior, la presión del líquido es diferente. La presión no es igual porque las áreas que soportan la fuerza son iguales. La presión vertical hacia arriba sobre la superficie inferior es mayor que la presión vertical hacia abajo sobre la superficie superior, generando así flotabilidad, por lo que la dirección de la flotabilidad es siempre verticalmente hacia arriba, es decir, F flotar = F arriba - F abajo.
En tercer lugar, el principio de Arquímedes
El principio de Arquímedes es uno de los principios básicos de la mecánica y una parte importante de la estática de fluidos. La fuerza neta sobre un objeto sumergido en un fluido estacionario es igual a la gravedad del fluido desplazado por el objeto y está dirigida verticalmente hacia arriba. Esta fuerza resultante se llama flotabilidad. El antiguo erudito griego Arquímedes fue el primero en proponer esta ley y la utilizó para determinar el contenido de oro y plata en las coronas.