El principio de Arquímedes y la flotabilidad de los objetos
Respuesta rápida
Si W > E se hunde; si W = E flota en equilibrio; si W < E flota. Fórmula: E = \rho V g.
Solución — Página 300
Colección Sk´asolil. Saberes y pensamiento científico. Libro de Educación Secundaria Grado 2° Ciclo Escolar 2025 - 2026
Análisis de la página
La página es teórica y no contiene ejercicios propuestos. Se explican las condiciones de flotabilidad y la fórmula del empuje.
Condiciones de flotabilidad
- Si el peso del objeto es mayor que el empuje, el objeto se hunde: W > E.
- Si el peso del objeto es igual al empuje, el objeto queda en equilibrio sumergido: W = E.
- Si el peso del objeto es menor que el empuje, el objeto flota: W < E.
Fórmula del empuje
E = \rho \times V \times g
Donde:
- E = empuje (N)
- \rho = densidad del fluido \left(\frac{\text{kg}}{\text{m}^{3}}\right)
- V = volumen del fluido desplazado (m^{3})
- g = aceleración de la gravedad \left(9.81\,\frac{\text{m}}{\text{s}^{2}}\right)
Ejemplo ilustrativo (no aparece en la página, se agrega para comprensión)
Un cubo de 0.002\,\text{m}^{3} se sumerge en agua (\rho = 1000\,\frac{\text{kg}}{\text{m}^{3}}).
- Sustituir valores: E = 1000 \times 0.002 \times 9.81.
- Multiplicar: E = 19.62\,\text{N}.
Respuesta: El empuje es 19.62\,\text{N}.
Principio de Arquímedes
Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado. La hidrostática estudia estos fenómenos y el principio de Pascal explica que la presión se transmite por igual en todos los puntos del fluido.
Contenido de la página
Cuando el peso del objeto y el empuje recibido de parte del fluido sean iguales, el objeto estará en equilibrio en cualquier parte de la superficie del fluido. Si el peso del objeto sumergido es menor al del empuje recibido de parte del fluido, entonces flotará.
Esto se observa en la imagen que muestra tres frascos con 3 objetos diferentes: uno más pesado, uno más ligero y otro igual a la fuerza de empuje.
Finalmente, se tiene la fórmula del empuje:
E = \rho \times V \times g
Siendo E = \text{empuje (N)}, \rho = \text{densidad } \left(\frac{\text{kg}}{\text{m}^{3}}\right), V = \text{Volumen (m}^{3}\text{)},
g = \text{aceleración debida a la gravedad } \left(9.81\,\frac{\text{m}}{\text{s}^{2}}\right)
El principio de Arquímedes trata de la flotabilidad de los objetos que se sumergen en un fluido, y ésta depende del empuje hacia arriba que recibe por parte del fluido, así como del peso del objeto que va hacia abajo; la relación entre estas dos variables, empuje y peso, va a determinar si flota o se hunde el objeto.
La hidrostática estudia los fenómenos relacionados con fluidos, ya sean líquidos o gaseosos. La presión depende de la fuerza aplicada en una cierta área donde se transmitirá por igual a todos los puntos del fluido sin importar su profundidad; esto lo observó Pascal. Para el caso de objetos sumergidos en fluidos, la presión es la misma en todos los puntos a la misma profundidad, independientemente de la forma del contenedor. Cuando un objeto es sumergido dentro de un fluido aparece una fuerza de flotación, la cual lo empuja hacia arriba y ésta, como dice el principio de Arquímedes, será igual al peso del fluido que desplaza.
Ejemplos resueltos
Un objeto de 0.002\,\text{m}^{3} se sumerge en agua (\rho = 1000\,\frac{\text{kg}}{\text{m}^{3}}). Calcula el empuje.
- Identificar datos: \rho = 1000, V = 0.002, g = 9.81@@MATH_0@@.\n3. Multiplicar: E = 19.62\,\text{N}.\n\n**Respuesta:** 19.62\,\text{N}.
Tabla
| Condición | Resultado |
|---|---|
| W > E | El objeto se hunde |
| W = E | El objeto queda en equilibrio |
| W < E | El objeto flota |
Diagrama
graph TD
A[Objeto sumergido] --> B{Comparar peso y empuje}
B -->|W > E| C[Se hunde]
B -->|W = E| D[Equilibrio sumergido]
B -->|W < E| E[Flota]
Fórmulas y ecuaciones
E = \rho \times V \times g
E = \rho \times V \times g
Glosario (4)
- Empuje
- Fuerza vertical hacia arriba que ejerce un fluido sobre un objeto sumergido.
- Densidad
- Relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.
- Hidrostática
- Rama de la física que estudia los fluidos en reposo.
- Flotabilidad
- Capacidad de un objeto para mantenerse sobre la superficie de un fluido.
Preguntas para practicar
¿Por qué un objeto flota cuando su peso es menor que el empuje?
Porque la fuerza resultante neta apunta hacia arriba, lo que hace que el objeto ascienda hasta la superficie. Al flotar, el volumen sumergido se ajusta hasta que el empuje iguala al peso.
¿Qué relación tiene el principio de Arquímedes con el peso del fluido desplazado?
El empuje es igual al peso del fluido que el objeto desaloja al sumergirse. Por eso se calcula con la densidad del fluido, el volumen desplazado y la gravedad.
Temas y conceptos clave
Figuras de la página (1)
Preguntas que la gente también hace
¿Cuándo flota un objeto según el principio de Arquímedes?
¿Cómo se calcula el empuje que recibe un cuerpo sumergido?
¿Qué relación hay entre el peso y el empuje de un objeto?
- • Fuerza y peso
- • Densidad y volumen
- • Aceleración de la gravedad
📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 1848 caracteres
Cuando el peso del objeto y el empuje recibido de parte del fluido sean iguales, el objeto estará en equilibrio en cualquier parte de la superficie del fluido. Si el peso del objeto sumergido es menor al del empuje recibido de parte del fluido,entonces flotará.
Esto se observa en la imagen que muestra tres frascos con 3 objetos diferentes:uno más pesado, uno más ligero y otro igual a la fuerza de empuje.
Finalmente, se tiene la fórmula del empuje:
E=\rho\times V\times g
\mathrm{Sincdo}\;E=\mathrm{emp}\mathrm{u}\mathrm{j}\mathrm{e}\;(\mathrm{N}),\;\rho=\mathrm{d}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{d}\mathrm{a}\left(\frac{\mathrm{kg}}{\mathrm{m}^{3}}\right),\;V=\mathrm{Volmer}\;(\mathrm{m}^{3}),
g=\operatorname{acceleraci'on debida a la g r a v e d a d}\left(9.81\frac{\mathrm{m}}{s^2}\right)
El principio de Arquímedes trata de la flotabilidad de los objetos que se sumergen en un fluido, y ésta depende del empuje hacia arriba que recibe por parte del fluido, así como del peso del objeto que va hacia abajo; la relación entre estas dos variables, empuje y peso, va a determinar si fota o se hunde el objeto.
La hidrostática estudia los fenómenos relacionados con fuidos, ya sean liquidos o gaseosos. La presión depende de la fuerza aplicada en una cierta área donde se transmitirá por igual a todos los puntos del fluido sin importar su profundidad; esto lo observó Pascal.Para el caso de objetos sumergidos en fluidos, la presión es la misma en todos los puntos a la misma profundidad, independientemente de la forma del contenedor. Cuando un objeto es sumergido dentro de un fluido aparece una fuerza de flotación, la cual lo empuja hacia arriba y ésta, como dice el principio de Arquímedes, será igual al peso del fluido que desplaza.
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