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Flotabilidad y el Peso del agua (con ejercicios resueltos)
Orion
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07-11-2012 00:43

El matemático griego Arquímedes descubrió que “Un objeto total o parcialmente sumergido en un fluido experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del fluido desplazado por el objeto”.

Un objeto que pesa menos que el agua que desplaza flota y tiene flotabilidad positiva. La flotabilidad se expresa como un número positivo, tal como ser “dos kilogramos positivo”.

Un objeto que pesa exactamente lo mismo que el agua que desplaza ni flota ni se hunde. Se dice que tiene flotabilidad neutra, y añadirle o quitarle peso hará que se hunda o flote.

Un objeto que pesa más que el agua que desplaza se hundirá y se dice que tienen flotabilidad negativa. Su flotabilidad se expresa como un número negativo, tal como “dos kilogramos negativo”.

Para determinar la flotabilidad de un objeto en el agua necesitas saber:

1. El peso del objeto fuera del agua.

2. Cuánta agua desplaza el objeto (el volumen del objeto).

3. El peso específico del agua desalojada.

El peso del agua:

1 litro de agua de mar pesa 1,03 Kg.

1 litro de agua dulce pesa 1 Kilogramo

Para determinar la flotabilidad de un objeto, resta su peso del peso del agua que desplaza.

1. Una cifra negativa significa que el objeto tiene flotabilidad negativa, una cifra positiva significa que tiene flotabilidad positiva y el cero significa que tiene flotabilidad neutra.

2. Para que un objeto con flotabilidad negativa logre la flotabilidad neutra, se debe aumentar su flotabilidad la cantidad que sea negativa (normalmente añadiendo aire a un globo elevador para aumentar el volumen desplazado). Para que logre flotabilidad positiva habrá que aumentarla más.

3. Para que un objeto con flotabilidad positiva logre la flotabilidad neutra, se debe reducir su flotabilidad en la cantidad que sea positiva (normalmente añadiendo peso al objeto). Para que sea negativa, se debe reducir más que eso.

Ejercicios: Dados el peso y desplazamiento de un objeto, calcular el cambio de flotabilidad añadiendo aire o añadiendo el peso necesario para que el objeto flote, se hunda o logre flotabilidad neutra tanto en agua dulce como en agua de mar.

Ejemplo # 1 Planificas recuperar un motor fueraborda de 150 Kg. Que desplaza 60 litros en agua de mar. ¿Cuánto aire debes poner en un globo elevador para hacer que el motor logre flotabilidad neutra?

Respuesta problema 1º: 85,6 litros de aire.

Un motor de 150 Kg. que desplaza 60 litros de agua de mar tiene una flotabilidad igual al peso del agua de mar que desplaza menos 150 Kg.

60 litros de agua de mar pesan 61,8 Kg. (60 l x 1,03 Kg. / l = 61,8 Kg.)

El motor tiene una flotabilidad negativa de 88,2 Kg. en agua de mar (61,8 Kg. 150 Kg. = - 88,2 Kg.).

El globo elevador debe desplazar una cantidad de agua que pese 88,2 Kg. para que el objeto logre flotabilidad neutra (despreciando el peso del aire y del globo elevador).

Divide el peso de agua deseado entre el peso de un litro de agua para saber los litros de aire que es necesario añadir.

Debes añadir 85,6 litros de aire al globo elevador. (88,2 Kg. : 1,03 Kg. / l = 85,6 l).

Ejemplo # 2 Estás ayudando en un estudio científico y debes sumergir en agua dulce un objeto que pesa 50 Kg. y desplaza 300 litros. Despreciando el mínimo desplazamiento del plomo, ¿cuánto plomo debes fijar al objeto para hacer que tenga una flotabilidad negativa de 10 Kg. en el fondo?

Respuesta problema 2º : 260 Kg.

El peso del agua desplazada es de 300 Kg. (300 l x 1 Kg. / l = 300 Kg.).

El objeto pesa 50 Kg., por lo que tieneuna flotabilidad positiva de 250 Kg. (300 Kg. 50 Kg. = 250 Kg.).

Añade 250 Kg. para lograr flotabilidad neutra más 10 Kg. para que tenga 10 Kg. de flotabilidad negativa ; da un total de 260 Kg. de plomo que debes añadir (250 Kg. + 10 Kg. = 260 Kg.)


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