"PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES"
INTRODUCCIÓN:
En la naturaleza encontramos una serie de fenómenos
que suceden a diario y que en algunas ocasiones pasan desapercibidos para
nuestros ojos. Él poder comprender de manera más amplia estos fenómenos nos
ayuda a entender mejor cómo se comportan algunas fuerzas que entran en acción
bajo ciertas circunstancias.
El principio de Arquímedes nos afirma que todo cuerpo
sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al
peso de fluido desalojado.
La explicación del principio de Arquímedes consta de
dos partes:
- El
estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto
del fluido.
- La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones.
Ahora ya sabemos que el agua ejerce esa presión en
todas direcciones y no sólo de abajo arriba, por eso cuando estamos en el agua,
además de sentirnos más ingrávidos, también notamos que nos cuesta más
movernos, tenemos que vencer esa fuerza que el agua nos transmite.
ANTECEDENTES:
Arquímedes
fue un físico, ingeniero, inventor, astrónomo y matemático griego, que vivió en
Siracusa, Sicilia, entre los años 287 y 212 a d.C, y es considerado uno de los
más importantes científicos de la Antigüedad clásica. Es famoso no sólo por sus
numerosos inventos sino por su ingenio, capaz de resolver problemas de todo
tipo. Sólo experimentos modernos han podido demostrar que las historias que se
han contado sobre sus logros militares, por ejemplo, no eran sólo leyendas,
como que diseñó diseñar máquinas capaces de sacar barcos enemigos del agua o
que mandó alinear espejos para prender fuego a los barcos enemigos.
UNA BREVE HISTORIA:
La
anécdota más conocida sobre Arquímedes, trata de cómo inventó un método para
determinar el volumen de un objeto con una forma irregular. De acuerdo a
Vitruvio, arquitecto de la antigua Roma, una nueva corona con forma de corona
triunfal había sido fabricada para Hierón II, el cual le pidió a Arquímedes determinar
si la corona estaba hecha de oro sólido o si un orfebre deshonesto le había
agregado plata. Arquímedes tenía que resolver el problema sin dañar la corona,
así que no podía fundirla y convertirla en un cuerpo regular para calcular su
densidad.
Mientras
tomaba un baño, notó que el nivel de agua subía en la tina cuando entraba, y
así se dio cuenta de que ese efecto podría usarse para determinar el volumen de
la corona. Debido a que la compresión del agua sería despreciable, la corona,
al ser sumergida, desplazaría una cantidad de agua igual a su propio volumen.
Al dividir la masa de la corona por el volumen de agua desplazada, se podría
obtener la densidad de la corona. La densidad de la corona sería menor si otros
metales más baratos y menos densos le hubieran sido añadidos. Entonces,
Arquímedes salió corriendo desnudo por las calles, tan emocionado estaba por su
descubrimiento para recordar vestirse, gritando "¡Eureka!" (en griego
antiguo: "εὕρηκα" que significa "¡Lo he encontrado!)"
La
historia de la corona dorada no aparece en los trabajos conocidos de
Arquímedes, pero en su tratado Sobre los cuerpos flotantes él da el principio
de hidrostática conocido como el principio de Arquímedes.
ENUNCIADO DE ARQUÍMEDES:
El principio de Arquímedes afirma que un
cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido estático, será empujado con
una fuerza igual al peso del volumen de líquido desplazado por dicho objeto.
FORMULA:
La fórmula
del principio de Arquímedes refleja de una manera exacta y
concisa, toda la teoría que rige la interacción entre los cuerpos y los
fluidos. Una fórmula que es como sigue:
|E| = m*g
o bien E = -m*g
Esta fórmula
viene a decir que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en
reposo, recibe un empuje hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que
desaloja. Una fuerza, la descrita aquí, que recibe el nombre de fuerza de
Arquímedes en honor a su descubridor y que, como cualquier fuerza que se
precie, se mide en Newtons.
APLICACIÓN DEL PRINCIPIO DE
ARQUÍMEDES:
El
principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido
experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido
desalojado.
Este principio lo aplicamos cuando nadamos, cuando tiramos un
objeto al agua; el objeto se hunde si su peso es mayor que el peso del fluido
desalojado (desplazado). El objeto flota cuando su peso es menor o igual al
peso del fluido desplazado.
Otros ejemplos en la vida cotidiana son:
- ·
Cuando
caminamos después de la lluvia y pisamos un charco de agua
- ·
Cuando
ponemos hielos en una bebida
- ·
Cuando
ponemos fideos a hervir en agua
·
Los barcos de superficie están diseñados de manera que el metacentro
quede siempre por encima del centro de gravedad en caso de que se muevan o
desplacen lateralmente.
·
El submarino adquiere agua para sumergirse y la expulsa con aire para
disminuir su peso y subir.
Aplicado en la construcción de flotadores
salvavidas, aprovechando la baja densidad del material del flotador.
CONCLUSIÓN:
Gracias al principio de Arquímedes es posible calcular el
volumen de los cuerpos irregulares, si necesidad de fundirlos para
transformarlos en figuras regulares, con este principio se pueden hacer muchas
practicas o ejercicios en la escuela para que tengamos un mejor conocimientos
hacer de este principio y poder aplicar de una manera adecuada, con este
trabajo también aprendemos más sobre sus antecedentes, enunciado, formulas y
aplicaciones.
FUENTES
DE CONSULTA:
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