Teorema de Arquímedes

El Teorema de Arquímedes, también llamado “Principio de Arquímedes” (la Ley del Empuje) se refiere a la experiencia del gran físico-matemático griego Arquímedes de Siracusa. Así, a partir de la “gravedad específica”, el teorema de Arquímedes permite calcular el valor de la fuerza vertical y hacia arriba (fuerza de empuje) que hace que un cuerpo más ligero en el interior de un fluido.

Así, el postulado de Arquímedes afirma que: “todo cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido desplazado, por este motivo, los cuerpos más densos que el agua, se hunden, mientras que los menos densos flotan”.

Esto explica por qué cuando estamos inmersos en el agua, ya sea en la playa o en la piscina, la percepción que tenemos es que somos más ligeros dentro del agua que fuera de ella, lo que explica la fuerza de empuje (E) actuando en sentido contrario a la fuerza peso (P).

Grabado de la defensa de Siracusa por Athanasius Kircher, s.XVII

Grabado de la defensa de Siracusa por Athanasius Kircher, s.XVII

Empuje

La fuerza de empuje (empuje) es una fuerza hidrostática y una magnitud vectorial (tiene módulo, dirección y dirección) representada por la letra F con una flecha por encima de la letra. La fuerza de empuje designa la fuerza resultante ejercida por el fluido sobre un determinado cuerpo. En el Sistema Internacional (SI) de Unidades el empuje es medido por la unidad Newton (N). De esta forma, para calcular la fuerza de empuje se utiliza la siguiente fórmula:

Y= df.Vfd.g

De dónde,

df: densidad del fluido

Vfd: volumen del fluido

g: Aceleración de la gravedad.

Así, es importante resaltar que si la densidad del cuerpo es mayor que la densidad del fluido, el cuerpo se hunde; si la densidad del cuerpo es equivalente a la densidad del fluido, el cuerpo estará en equilibrio con el líquido; y, por fin, si la densidad del cuerpo es menor que la densidad del fluido, el cuerpo flotará en la superficie del fluido.

En otras palabras, si la fuerza de empuje (E) tiene menor intensidad que la fuerza peso (P), el cuerpo se hunde; si la fuerza de empuje (E) tiene la misma intensidad que la fuerza peso (P) el cuerpo no subirá ni bajará, permaneciendo en equilibrio; por fin, si la fuerza de empuje tiene mayor intensidad que la fuerza peso (P), el cuerpo subirá a la superficie.

Tenga en cuenta que en el Sistema Internacional (SI) la densidad del fluido se mide en kilogramos por metros cúbico (kg/m3), el volumen en metros cúbicos (m3) y la aceleración de la gravedad en metros por segundo al cuadrado (m/s2)

Curiosidad sobre el principio de Arquímedes

El Mar Muerto es un lago con gran cantidad de sal, situada en el Oriente Medio y, por lo tanto, presenta una densidad muy alta. Tenga en cuenta que cuanto mayor es la densidad del fluido, mayor será la fuerza de empuje actuante; esto explica por qué las personas tienen una gran facilidad para floten en ese lugar, una vez que la fuerza de empuje actuante tiene mayor intensidad que la fuerza peso.

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