Calculadora de Buoyancy

La historia de Buoyancy

The concept of buoyancy was discovered by the Greek mathematician and physicist Archimedes (287-212 BCE) in one of history's most famous "eureka" moments. According to the legend, King Hiero II of Syracuse had commissioned a goldsmith to make a crown of pure gold. Suspecting that the goldsmith had substituted some silver for gold, the king asked Archimedes to determine if the crown was pure gold without damaging it.

Al tomar un baño, Arquímedes notó que el nivel de agua subió cuando entró en la bañera. Se dio cuenta de que el volumen de agua desplazada era igual al volumen de la parte de su cuerpo que estaba sumergido. Esta visión le dio un método para medir el volumen de objetos irregulares como la corona. Al comparar el peso de la corona con el peso de un volumen igual de oro puro, podría determinar si la corona era oro puro o contenía otros metales.

So excited was Archimedes by this discovery that he reportedly ran naked through the streets of Syracuse shouting "Eureka!" (I have found it!). The crown was indeed found to displace more water than an equal weight of pure gold, proving it was not made of pure gold.

Comprender la Buoyancy

La flotabilidad es la fuerza ascendente ejercida por un líquido (liquido o gas) que se opone al peso de un objeto inmerso. Esta fuerza ocurre porque la presión en un fluido aumenta con profundidad debido al peso del fluido anterior, creando una diferencia de presión entre la parte superior y la parte inferior de un objeto sumergido.

Hay tres estados de flotabilidad que un objeto puede experimentar:

• Buoyancy positivo:Cuando la fuerza flotante es mayor que el peso del objeto, lo que lo hace flotar o subir.
• Buoyancy negativo:Cuando la fuerza flotante es menor que el peso del objeto, lo que lo hace hundirse.
• Buoyancy neutral:Cuando la fuerza boyante equivale al peso del objeto, causando que permanezca suspendida a una profundidad constante.

Factores que afectan a la Buoyancy

Varios factores clave determinan la flotabilidad de un objeto:

1. Densidad:El factor primario determina si un objeto flota o se hunde. Objetos con densidades inferiores al fluido flotarán, mientras que aquellos con densidades superiores se hundirán.
2. Volumen:Cuanto mayor sea el volumen de un objeto, más fluido se desplaza y mayor será la fuerza boyante.
3. Forma:Incluso los materiales densos pueden flotar si se forma para desplazar suficiente líquido. Esto explica por qué los barcos de acero flotan a pesar de que el acero es más denso que el agua.
4. Densidad fluida:Los líquidos densos (como el agua salada en comparación con el agua dulce) ejercen mayores fuerzas boyantes en objetos sumergidos.

Aplicaciones en el mundo real

Los principios de Buoyancy son esenciales en muchas aplicaciones tecnológicas y cotidianas:

• Barcos y barcos:Diseñado con cascos huecos que desplazan suficiente agua para crear una fuerza flotante mayor que su peso.
• Submarines:Controla su flotabilidad usando tanques de lastre. Al tomar agua, aumentan su densidad y sumidero; al expulsar agua con aire comprimido, disminuyen su densidad y su ascenso.
• Globos de aire caliente:Use aire caliente (que es menos denso que el aire fresco circundante) para crear flotabilidad en la atmósfera.
• Buceo:Los buoyancy usan dispositivos compensadores de buoyancy (BCDs) para lograr una flotabilidad neutra a diferentes profundidades, ajustando para cambios de presión.
• Peces nadando vejigas:Permitir que los peces mantengan la flotabilidad neutral ajustando el volumen de gas en sus vesículas de baño.
• Hidrométricos:Instrumentos que utilizan principios de flotabilidad para medir la densidad o gravedad específica de los líquidos.

La Física de los Fluidos

Buoyancy está íntimamente conectado a varios otros principios en física fluida:

• Presión y profundidad:La presión fluida aumenta linealmente con profundidad, creando el gradiente de presión que genera fuerza boyante.
• Desplazamiento:El volumen de líquido desplazado por un objeto equivale al volumen de la porción del objeto que se sumerge.
• Peso aparente:El peso aparente de un objeto en un líquido equivale a su peso real menos la fuerza boyante.
• Estabilidad:La estabilidad de un objeto en un fluido depende de las posiciones relativas de su centro de gravedad y de su centro de flotabilidad (el centro de masa del fluido desplazado).

La flotabilidad es la fuerza ascendente ejercida por un fluido sobre un objeto inmerso en él. Esta fuerza es igual al peso del fluido desplazado por el objeto.

Para calcular la fuerza flotante, siga estos pasos:

1. 1
   Medir el volumen del objeto sumergido
2. 2
   Determinar la densidad del líquido
3. 3
   Multiplicar el volumen por la densidad del fluido y la aceleración gravitacional

Densidades comunes de materiales (kg/m3):

• Agua: 1000
• Aluminio: 2700
• Acero: 7850
• Madera (pina): 500
• Aire: 1.225