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El principio de Arquímedes y la fuerza de flotabilidad

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Respuesta rápida

El empuje es una fuerza vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado. Si el peso del cuerpo es mayor que el empuje, se hunde; si es menor o igual, flota.

📚 theory fisica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 4 min lectura

Solución — Página 299

Colección Sk´asolil. Saberes y pensamiento científico. Libro de Educación Secundaria Grado 2° Ciclo Escolar 2025 - 2026

Explicación del principio de Arquímedes

La página presenta la fuerza de empuje o fuerza de flotabilidad que actúa sobre un cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido (líquido o gas).

Enunciado de Arquímedes: cuando un objeto se sumerge en un fluido recibe una fuerza vertical dirigida de abajo hacia arriba llamada empuje.
Condición de flotación: un cuerpo flota si el empuje del fluido iguala o supera su peso; se hunde si su peso es mayor que el empuje.
Experiencia cotidiana: una pelota sumergida y luego soltada sube a la superficie porque el empuje supera su peso. Para mantenerla sumergida hay que aplicar una fuerza adicional con las manos.
Observación de Arquímedes: al introducir un cuerpo en agua, el volumen de líquido desplazado se relaciona con el empuje recibido. De ahí surge el principio que lleva su nombre.
Anécdota de Eureka: se cuenta que Arquímedes descubrió el principio mientras se bañaba y salió gritando «¡Eureka!» («¡Lo encontré!») sin recordar que no llevaba ropa.
Aplicación práctica: dentro del agua es más fácil levantar a una persona u objeto pesado porque el fluido ejerce una fuerza de empuje que ayuda a sostenerlo.
Relación peso-empuje: si el peso del objeto sumergido es mayor que el empuje, el cuerpo se hunde hasta el fondo y el nivel del agua sube; el peso del fluido desplazado es igual al peso del objeto cuando este flota en equilibrio.

Respuesta: el principio de Arquímedes establece que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado, lo que explica por qué algunos cuerpos flotan y otros se hunden.

Contenido de la página

Arquímedes enunció que, cuando los objetos se sumergen en un fluido, reciben una fuerza de abajo hacia arriba denominada empuje. Cuando un objeto se coloca en un fluido (líquido o gas), este flota o se hunde. En ellos actúa la fuerza de empuje hacia arriba cuando se sumergen total o parcialmente; a esto se le llama fuerza de flotabilidad.

Cuando los objetos flotan es porque el fluido los sostiene. Por ejemplo, si se sumerge una pelota en agua y se suelta, sube a la superficie y flota; para mantenerla sumergida total o parcialmente, es necesario aplicar una fuerza con las manos y, si se suelta, sale disparada hacia arriba por la fuerza de empuje recibida del líquido.

Arquímedes observó cómo se desplazaba el volumen del agua mientras introducía un cuerpo en ella, y pensó en cómo calcular este empuje, lo cual dio como resultado el principio que tiene por título este apartado. Existe una anécdota: este principio lo descubrió en la bañera y salió tan emocionado gritando «¡Eureka!» (significa «¡Lo encontré!») que no se dio cuenta de que no tenía ropa.

Cuando se está dentro del agua y se intenta levantar a una persona o un objeto pesado, se podrá realizar con relativa facilidad en comparación con intentarlo fuera del agua, porque se recibe la ayuda del fluido donde está sumergido (en este caso del agua), que es la fuerza de empuje. La fuerza de flotación (empuje) recibida por el objeto sumergido se asocia con su peso. Si el peso de un objeto sumergido en un fluido es mayor a la fuerza de empuje proporcionada por este, entonces se hundirá hasta el fondo haciendo que el nivel de agua suba; es decir, el peso del fluido desplazado es igual al peso del objeto.

Ejemplos resueltos

Una pelota se sumerge completamente en agua y luego se suelta. ¿Por qué sube a la superficie?

Porque el empuje que ejerce el agua sobre la pelota es mayor que el peso de la pelota. Al soltarla, la fuerza resultante apunta hacia arriba y la pelota asciende hasta flotar.

¿Por qué es más fácil levantar a una persona dentro del agua que fuera de ella?

Porque dentro del agua la persona recibe una fuerza de empuje hacia arriba que ayuda a contrarrestar su peso. La fuerza neta que debemos aplicar para levantarla es menor.

Tabla

Situación	Comparación	Resultado
Cuerpo pesado	Peso > Empuje	Se hunde
Cuerpo ligero	Peso < Empuje	Flota
Equilibrio	Peso = Empuje	Permanece sumergido

Diagrama

graph TD
  A[Cuerpo sumergido en un fluido] --> B{¿Peso mayor que empuje?}
  B -- Sí --> C[Se hunde hasta el fondo]
  B -- No --> D[Flota o permanece en equilibrio]
  C --> E[El nivel del agua sube]
  D --> F[El empuje iguala al peso del fluido desalojado]

Fórmulas y ecuaciones

E = $\rho$ $\cdot$ g $\cdot$ V

E = $W_{$ $\text{fluido desalojado}$ }

E = $\rho$ $\cdot$ g $\cdot$ V

W = m $\cdot$ g

Glosario (5)

Empuje: Fuerza vertical dirigida hacia arriba que ejerce un fluido sobre un cuerpo sumergido total o parcialmente en él.
Fuerza de flotabilidad: Nombre que recibe la fuerza de empuje cuando un cuerpo se sumerge total o parcialmente en un fluido.
Fluido: Sustancia que puede fluir, como los líquidos y los gases.
Eureka: Expresión griega que significa «¡Lo encontré!», atribuida a Arquímedes al descubrir su principio.
Peso del fluido desalojado: Peso del volumen de fluido que un cuerpo desplaza al sumergirse; es igual al empuje recibido.

Preguntas para practicar

¿Qué relación existe entre el peso del fluido desalojado y el empuje que recibe un cuerpo sumergido?

El empuje que recibe un cuerpo sumergido es igual al peso del fluido que desaloja. Por eso, si el peso del cuerpo es mayor que el del fluido desplazado, el cuerpo se hunde; si es menor, flota.

¿Por qué la anécdota de Arquímedes se relaciona con el descubrimiento del principio?

Porque al observar cómo subía el nivel del agua en la bañera al introducir su cuerpo, comprendió que el volumen desplazado se relaciona con el empuje. Ese hallazgo lo llevó a formular su principio y a gritar «¡Eureka!».

Temas y conceptos clave

Principio de ArquímedesFuerza de empujeFlotabilidad de los cuerposEmpujeFuerza de flotabilidadFluidoPeso del fluido desalojadoFlotar o hundirse

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Figuras de la página (2)

Submarino navegando en la superficie del mar, dejando una estela de espuma. — Figura 1 image

Esquema de una pelota sumergida parcialmente en agua. Flechas moradas hacia abajo indican el peso W y flechas blancas hacia arriba indican el empuje B. — Figura 2 image

Preguntas que la gente también hace

¿Qué es la fuerza de empuje y cómo se calcula?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Por qué algunos objetos flotan y otros se hunden en el agua?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Cómo se relaciona el principio de Arquímedes con el volumen desalojado?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

📌 Antes de leer esto

• Concepto de fuerza y peso
• Unidades de fuerza (newton)
• Noción de fluido (líquido y gas)
• Volumen y desplazamiento de líquidos

Siguiente tema sugerido

Cálculo del empuje: fórmula E = ρ·g·V y aplicaciones

📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 1784 caracteres

Arquímedes enunció que, cuando los objetos se sumergen en un fluido, reciben una fuerza de abajo hacia arriba denominada de empuje. Cuando un objeto se coloca en un fluido (liquido o gas), éste flota o se hunde. En ellos actúa la fuerza de empuje hacia arriba cuando se sumergen total o parcialmente, a esto se le llama fuerza de flotabilidad.

Cuando los objetos flotan es porque el fluido los sostiene.Por ejemplo, si se sumerge una pelota en agua y se suelta,sube a la superficie y flota; para mantenerla sumergida total o parcialmente, es necesario aplicar una fuerza con las manos y, si se suelta, sale disparada hacia arriba, por la fuerza de empuje recibida del liquido.

Arquímedes observó cómo se desplazaba el volumen del agua mientras introducía un cuerpo en ella, y pensó en cómo calcular este empuje, lo cual dio como resultado el principio que tiene por título este apartado. Existe una anécdota, pues este principio lo descubrió en la banera y salió tan emocionado gritando "Eureka!"(signifi ca "Lo encontré!") que no se dio cuenta de que no tenia ropa.

Cuando se está dentro del agua y se intenta levantar a una persona o un objeto pesado, se podrá realizar con relativa facilidad en comparación con intentarlo fuera del agua, porque se recibe la ayuda del fluido donde está sumergido (en este caso del agua), que es la fuerza de empuje. La fuerza de flotación empuje recibida por el objeto sumergido se asocia con su peso. Si el peso de un objeto sumergido en un fluido es mayor a la fuerza de empuje proporcionada por éste, entonces se hundirá hasta el fondo haciendo que el nivel de agua suba; es decir, el peso del fuido desplazado es igual al peso del objeto.

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