Por qué flotan las cosas
Según la leyenda, Arquímedes dio con su famoso principio en el baño. Todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido recibe un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido que desaloja. Si ese empuje supera el peso del objeto, flota; si es menor, se hunde.
Las fórmulas
Empuje = ρ fluido × V sumergido × g
Peso aparente = masa del objeto − masa del fluido desalojado
Parte sumergida al flotar = densidad del objeto ÷ densidad del fluido
Ejemplo resuelto
Un bloque de madera de 10 litros y 6 kg tiene una densidad de 600 kg/m³. Sumergido por completo en agua dulce, desaloja 10 kg de agua y recibe un empuje de 98 N, mayor que su peso. Por eso sube y flota con el 60 % de su volumen bajo el agua. Si fuera un bloque de 12 kg, con una densidad de 1200 kg/m³, se hundiría con un peso aparente de 2 kg.
Densidades de fluidos habituales
| Fluido | Densidad (kg/m³) |
|---|---|
| Aire a 20 °C | 1,2 |
| Aceite vegetal | 920 |
| Agua dulce | 1000 |
| Agua de mar | 1025 |
| Agua del mar Muerto | 1240 |
| Mercurio | 13.534 |
Ejemplos de la vida diaria
- El cuerpo humano tiene una densidad cercana a la del agua, por eso flotamos con los pulmones llenos y nos hundimos un poco al soltar el aire.
- Los barcos de acero flotan porque su casco hueco desaloja mucha agua: su densidad media es menor que la del agua.
- Los icebergs flotan con cerca del 90 % de su volumen sumergido, porque el hielo tiene una densidad de unos 917 kg/m³.
- Los globos aerostáticos suben porque el aire caliente es menos denso que el aire frío que lo rodea.
- En el buceo, el chaleco hidrostático ajusta el volumen para conseguir flotabilidad neutra, ni subir ni bajar.
Flotar en el mar y en la piscina
El agua de mar es algo más densa que la de una piscina, así que en el mar se flota mejor. En el mar Muerto, con una salinidad muy alta, es casi imposible hundirse. Un barco que pasa de un río al mar se eleva ligeramente, porque necesita desalojar menos volumen de agua para el mismo peso.
Consejo
Si conoces la densidad del objeto, compárala directamente con la del fluido. Si no, mide su masa con una báscula y su volumen sumergiéndolo en un recipiente graduado: la diferencia de nivel es el volumen que desaloja.