Libro de Saberes y Pensamiento Cientifico 2

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Aplicaciones del principio de Arquímedes: barcos, submarinos y globos

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Respuesta rápida

Barcos: flotan si P < E. Submarinos: se hunden al entrar agua (mayor densidad) y flotan al expulsarla. Globos: ascienden por aire caliente menos denso y ajustan lastre.

📚 theory fisica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 6 min lectura

Solución — Página 120

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

Análisis del contenido

La página es teórica y no presenta ejercicios con datos numéricos. Se explica la aplicación del principio de Arquímedes en tres casos.

Caso 1: Embarcaciones (barcos)

Un barco flota porque su peso total $P$ es menor que la fuerza de empuje $E$ del fluido (agua de mar, río o lago).
El principio de Arquímedes establece que $E = \rho_{fluido} \cdot g \cdot V_{desalojado}$ .
Al diseñar embarcaciones se busca que $P < E$ , es decir, que el volumen de agua desalojado genere un empuje suficiente.

Respuesta orientativa: Un barco flota cuando su peso es menor que el empuje del agua que desaloja; por eso los cascos son huecos y desplazan gran volumen de agua.

Caso 2: Submarinos

Cuando flota, sus compartimentos contienen aire, por lo que su densidad es menor que la del agua: $\rho_{submarino} < \rho_{agua}$ .
Para sumergirse, se abre una compuerta y entra agua, comprimiendo el aire. El peso aumenta y la densidad se vuelve mayor que la del agua: $\rho_{submarino} > \rho_{agua}$ .
Para emerger, se expulsa el agua con aire comprimido; el peso disminuye y el empuje supera al peso, haciendo que ascienda.

Respuesta orientativa: El submarino controla su densidad: al llenar tanques con agua se hunde y al expulsarla con aire comprimido flota.

Caso 3: Globos aerostáticos y meteorológicos

Están inmersos en aire, que actúa como fluido.
Su densidad total es menor que la del aire exterior porque contienen aire caliente en su interior.
Mantienen equilibrio a cualquier altitud ajustando su peso $P$ o el empuje $E$ ; sueltan lastre para aligerar el peso.

Respuesta orientativa: Los globos ascienden porque el aire caliente es menos denso que el aire frío; al soltar lastre reducen su peso y ganan altura.

Relación general

En los tres casos se cumple la comparación entre peso y empuje:

Flota: $P < E$
Se hunde: $P > E$
Equilibrio: $P = E$

Contenido de la página

Aplicaciones del principio de Arquímedes

Existen medios de transporte como los barcos de diferentes tamaños que pueden flotar en mares, ríos o lagos, y otros, como los submarinos, que pueden sumergirse y salir a flote; esto es posible al aplicar el principio de Arquímedes. Al diseñar embarcaciones, ya sean transatlánticos o botes de pesca pequeños, debe considerarse que su peso sea menor a la fuerza de empuje del fluido donde navegarán.

El principio de Arquímedes se puede aplicar al funcionamiento de un submarino, el cual tiene la capacidad de hundirse o de flotar en el mar. Cuando flota, uno de sus compartimentos se encuentra lleno de aire, entonces su densidad es menor a la del agua. Cuando se requiere sumergirlo, se abre una compuerta que permite la entrada de agua, la cual, a su vez, comprime el aire de ese compartimento, dando lugar a que el peso del submarino sea mayor que la fuerza de empuje del mar, es decir, se vuelve más denso que el agua. Eso hace que el submarino se hunda. Cuando este desaloja una cantidad de líquido cuyo peso es menor que el propio, ascenderá hasta llegar a flote; el agua que entró en él se expulsa y el aire se vuelve a expandir.

Los globos aerostáticos en donde viajan personas o los globos meteorológicos que recaban información sobre el clima están inmersos en un fluido que es el aire. Por tanto, su densidad total o peso es menor al empuje que recibe de parte del fluido donde se encuentra debido a que llevan aire caliente en su interior. Además, conservan una condición de equilibrio a cualquier altitud mediante el ajuste de su peso ( $P$ ) o del empuje ( $E$ ). El peso puede aligerarse al soltar el lastre que sirve para ese propósito.

Tabla

Caso	Condición	Resultado
Barco	$P < E$	Flota
Submarino con agua	$P > E$	Se hunde
Submarino sin agua	$P < E$	Asciende
Globo con lastre	$P = E$	Equilibrio

Diagrama

graph TD
  A[Principio de Arquímedes] --> B[Embarcaciones]
  A --> C[Submarinos]
  A --> D[Globos aerostáticos]
  B --> B1[Peso menor que empuje]
  C --> C1[Entra agua: se hunde]
  C --> C2[Expulsa agua: flota]
  D --> D1[Aire caliente menos denso]
  D --> D2[Ajuste de lastre]

Fórmulas y ecuaciones

E = $\rho_{fluido}$ $\cdot$ g $\cdot$ $V_{desalojado}$

$\rho$ = $\frac{m}{V}$

E = $\rho_{fluido}$ $\cdot$ g $\cdot$ $V_{desalojado}$

P = m $\cdot$ g

$\rho$ = $\frac{m}{V}$

P < E $\text{ (flota)}$

P > E $\text{ (se hunde)}$

P = E $\text{ (equilibrio)}$

Glosario (5)

Empuje: Fuerza vertical hacia arriba que ejerce un fluido sobre un cuerpo sumergido.
Densidad: Relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.
Lastre: Peso que se suelta para aligerar un globo o embarcación y ganar altura o flotabilidad.
Flotar: Mantenerse un cuerpo en la superficie de un fluido sin hundirse.
Sumergir: Introducir un cuerpo completamente dentro de un fluido.

Preguntas para practicar

¿Por qué un transatlántico de acero puede flotar si el acero es más denso que el agua?

Porque su casco hueco desplaza un gran volumen de agua, generando un empuje mayor que su peso total. La densidad promedio del barco (acero + aire interior) resulta menor que la del agua.

¿Cómo controla un submarino su profundidad?

Llenando o vaciando tanques de lastre con agua. Al entrar agua aumenta su peso y densidad, hundiéndose; al expulsarla con aire comprimido disminuye su peso y asciende.

¿Qué función cumple el lastre en un globo aerostático?

El lastre es peso adicional que se suelta para reducir el peso total del globo. Al aligerarlo, el empuje del aire supera al peso y el globo asciende o se mantiene en equilibrio a mayor altitud.

Temas y conceptos clave

Aplicaciones del principio de ArquímedesFlotación de embarcacionesFuncionamiento de submarinosGlobos aerostáticos y meteorológicosFuerza de empujePesoDensidadFlotaciónInmersiónEquilibrio de fluidosLastre

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Figuras de la página (2)

Fotografía de un gran transatlántico blanco navegando en mar azul con cielo despejado. — Figura 1 image

Esquema de un globo aerostático con flecha verde hacia arriba etiquetada E (empuje) y flecha roja hacia abajo etiquetada P (peso). — Figura 2 image

Preguntas que la gente también hace

¿Por qué flota un barco de acero si el acero es más denso que el agua?

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

¿Cómo logra un submarino sumergirse y volver a flotar?

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¿Por qué se eleva un globo aerostático con aire caliente?

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📌 Antes de leer esto

• Concepto de fuerza y peso
• Concepto de densidad
• Principio de Arquímedes
• Unidades de fuerza (newton)

Siguiente tema sugerido

Ejercicios de cálculo de empuje y flotación con datos numéricos

📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 1784 caracteres

Aplicaciones del principio de Arquímedes

Existen medios de transporte como los barcos de diferentes tamaños que pueden fotar en mares, ros o lagos, y otros, como los submarinos, que pueden sumergirse y salir a flote; esto es posible al aplicar el principio de Arquímedes. Al diseñar embarcaciones, ya sean transatlánticos o botes de pesca pequenos, debe considerarse que su peso sea menor a la fuerza de empuje del fuido donde navegarán.

El principio de Arquímedes se puede aplicar al funcionamiento de un submarino,el cual tiene la capacidad de hundirse o de flotar en el mar. Cuando flota, uno de sus compartimentos se encuentra lleno de aire, entonces su densidad es menor a la del agua. Cuando se requiere sumergirlo, se abre una compuerta que permite la entrada de agua, la cual, a su vez, comprime el aire de ese compartimento, dando lugar a que el peso del submarino sea mayor que la fuerza de empuje del mar,es decir, se vuelve más denso que el agua. Eso hace que el submarino se hunda.Cuando éste desaloja una cantidad de líquido cuyo peso es menor que el propio,ascenderá hasta llegar a flote; el agua que entró en él se expulsa y el aire se vuelve a expandir.

Los globos aerostáticos en donde viajan personas o los globos meteorológicos que recaban información sobre el clima están inmersos en un fluido que es el aire. Por tanto, su densidad total o peso es menor al empuje que recibe de parte del fluido donde se encuentra debido a que llevan aire caliente en su interior. Además, conservan una condición de equilibrio a cualquier altitud mediante el ajuste de su peso (P) o del empuje (E). El peso puede aligerarse al soltar el lastre que sirve para ese propósito.

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