Principio de Arquímedes. Explicación
Summary
TLDREl principio de Arquímedes se explica a través de un ejemplo didáctico: un tanque de 500 metros cúbicos con un cuerpo sumergido que altera el nivel del fluido. Se discuten las tres posibles interacciones entre el peso del cuerpo y la fuerza de empuje, determinando si el cuerpo se hunde, flota o se mantiene en equilibrio. Se calcula la fuerza de empuje usando la densidad del fluido, su volumen desalojado y la gravedad, demostrando con un cilindro sumergido en agua. La relación entre el peso del cuerpo y la fuerza de empuje dicta su flotabilidad.
Takeaways
- 📚 El principio de Arquímedes afirma que un cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje igual al peso del volumen de fluido que desplaza.
- 🌊 Se ilustra el principio con un ejemplo de un tanque de 500 metros cúbicos, inicialmente con 200 metros cúbicos de fluido y la sumersión de una esfera.
- 🔍 Al sumergir un cuerpo en el fluido, el nivel del fluido aumenta en un volumen igual al del cuerpo sumergido.
- 🏋️♂️ Existen tres posibles interacciones entre la fuerza de peso y la fuerza de empuje: hundimiento, flotación o equilibrio.
- 📏 El volumen del cuerpo sumergido es crucial para calcular la fuerza de empuje, ya que es igual al volumen de fluido desplazado.
- 🧪 La densidad del fluido es un factor clave para calcular el peso del volumen de fluido desplazado y, por ende, la fuerza de empuje.
- ⚖️ La ecuación del empuje, según el principio de Arquímedes, es la densidad del fluido multiplicada por el volumen sumergido y la gravedad.
- 💧 En el ejemplo del cilindro sumergido en agua, se calcula el volumen del cilindro y se usa la densidad del agua para determinar la fuerza de empuje.
- 📉 La fuerza de empuje puede resultar en diferentes situaciones para el cuerpo sumergido: hundimiento si el peso es mayor, equilibrio si son iguales o flotación si el peso es menor.
- 🎓 El principio de Arquímedes es fundamental para entender la flotabilidad y es aplicado ampliamente en la ingeniería y la física.
Q & A
¿Qué principio se discute en el guion sobre mecánica de fluidos?
-El principio discutido es el Principio de Arquímedes, que establece que un cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje igual al peso del volumen de fluido que desplaza.
¿Cuál es la relación entre el volumen de un cuerpo sumergido y el volumen de fluido desalojado?
-El volumen de un cuerpo sumergido es igual al volumen de fluido que desplaza, lo que provoca un aumento en el nivel del fluido en reposo.
¿Cómo se determina si un cuerpo se hundirá, flotará o se mantendrá en equilibrio en un fluido?
-Se determina comparando la fuerza del peso del cuerpo con la fuerza de empuje que recibe. Si el peso es mayor, se hundirá; si es igual, se mantendrá en equilibrio; y si es menor, flotará.
¿Qué fuerzas están en juego cuando un cuerpo está sumergido en un fluido?
-Cuando un cuerpo está sumergido, hay dos fuerzas principales: la fuerza de gravedad (peso) que lo hunde y la fuerza de empuje (buoyancy) que lo impulsa hacia arriba.
¿Cómo se calcula la fuerza de empuje que un cuerpo recibe al sumergirse en un fluido?
-La fuerza de empuje se calcula multiplicando la densidad del fluido por el volumen del cuerpo sumergido y por el valor de la gravedad.
¿Qué es la densidad y cómo se relaciona con el peso del fluido desalojado?
-La densidad es la cantidad de masa por unidad de volumen. Se relaciona con el peso del fluido desalojado ya que, conociendo la densidad y el volumen, se puede calcular el peso del fluido usando la fórmula peso = densidad × volumen × gravedad.
¿Cuál es la densidad del agua y cómo afecta la fuerza de empuje en el ejemplo del cilindro?
-La densidad del agua es aproximadamente 1000 kilogramos por metro cúbico. En el ejemplo del cilindro, esta densidad se multiplica por el volumen sumergido y la gravedad para calcular la fuerza de empuje que actúa sobre el cilindro.
¿Cómo se calcula el volumen de un cilindro para aplicar el Principio de Arquímedes?
-El volumen de un cilindro se calcula usando la fórmula V = πr²h, donde r es el radio y h la altura del cilindro.
Si el peso de un cuerpo es igual a la fuerza de empuje, ¿qué sucede con el cuerpo en el fluido?
-Si el peso de un cuerpo es igual a la fuerza de empuje, el cuerpo se mantendrá en equilibrio en el fluido, sin hundirse ni flotar.
¿Qué sucede si el peso de un cuerpo es menor que la fuerza de empuje cuando está sumergido en un fluido?
-Si el peso de un cuerpo es menor que la fuerza de empuje, el cuerpo se moverá hacia arriba y flotará en el fluido.
Outlines
🌊 Principio de Arquimedes y su Aplicación
El primer párrafo introduce el principio de Arquimedes en la mecánica de fluidos, explicando que un cuerpo sumergido en un fluido en reposo experimenta un empuje hacia arriba equivalente al peso del volumen de fluido que desplaza. Se utiliza un ejemplo de un tanque con capacidad de 500 metros cúbicos, inicialmente lleno a 200 metros cúbicos, para demostrar cómo el sumergimiento de un cuerpo (como una esfera de 100 metros cúbicos) aumenta el nivel del fluido, indicando el volumen desplazado. Se discuten las tres posibles interacciones entre la fuerza de peso y la fuerza de empuje: hundimiento, flotación o equilibrio, dependiendo de la relación entre estas fuerzas.
🔢 Cálculo del Empuje y Aplicaciones
El segundo párrafo se centra en el cálculo del empuje según el principio de Arquimedes, utilizando la densidad del fluido y el volumen desplazado. Se explica que la densidad (masa por unidad de volumen) es crucial para determinar el peso del fluido desplazado y, por ende, la fuerza de empuje. Se presenta un ejemplo de un cilindro sumergido en agua, donde se calcula su volumen y se aplica la ecuación del empuje (densidad del fluido multiplicada por el volumen sumergido y la gravedad) para obtener la fuerza de empuje. Se discuten las tres situaciones posibles en función del peso del cuerpo sumergido en comparación con la fuerza de empuje: hundimiento, equilibrio o flotación.
Mindmap
Keywords
💡Principio de Arquímedes
💡Empuje
💡Volumen desalojado
💡Fuerza de gravedad
💡Densidad
💡Fuerza del peso
💡Estado de equilibrio
💡Flotabilidad
💡Cilindro
💡Hundimiento
Highlights
El principio de Arquímedes se discute en relación con mecánica de fluidos.
Un cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje igual al peso del fluido desalojado.
Se utiliza un ejemplo de un tanque con capacidad de 500 metros cúbicos para ilustrar el concepto.
La subida del nivel de fluido indica el volumen del cuerpo sumergido.
Existen tres posibles interacciones entre la fuerza del peso y la fuerza de empuje: hundimiento, flotación o equilibrio.
La fuerza de empuje es la contrafuerza al peso propio de un cuerpo sumergido.
Se explica cómo calcular el peso del fluido desalojado utilizando su densidad y volumen.
La densidad del fluido es crucial para determinar la fuerza de empuje.
El peso del fluido se calcula multiplicando su densidad, volumen desalojado y la gravedad.
Se utiliza el ejemplo de un cilindro sumergido en agua para aplicar el principio de Arquímedes.
El volumen del cilindro se calcula utilizando la fórmula de volumen para cilindros.
La densidad del agua es utilizada para calcular la fuerza de empuje en el ejemplo del cilindro.
La fuerza de empuje se determina por la densidad del agua, volumen del cilindro y la gravedad.
Se discuten las tres posibles situaciones de un cuerpo sumergido en relación con su peso y la fuerza de empuje.
El peso del cuerpo en el fluido es comparado con la fuerza de empuje para determinar su hundimiento, flotación o equilibrio.
El principio de Arquímedes se aplica para predecir el comportamiento de un cuerpo sumergido en un fluido.
Transcripts
continuando con el tema de mecánica de
fluidos vamos a abordar el principio de
art in es este principio plantea que un
cuerpo total o parcialmente sumergido en
un fluido en reposo recibe un empuje de
abajo hacia arriba igual al peso del
volumen del fluido que desalojó vamos a
dejar bastante claro este concepto pero
lo vamos a hacer a través de un ejemplo
supongamos que tenemos un tanque este es
un tanque enorme que tiene una capacidad
de 500 metros cúbicos totalmente lleno
500 metros cúbicos y en el momento
contiene 200 su nivel es de 200 metros
cúbicos para que se hagan alguna idea
del tamaño de este tanque pues un metro
cúbico puede contener 1000 litros de
capacidad entonces vamos a tener este
tanque como referencia bien y vamos a
colocar otro tanque por acá aquí ya
tenemos entonces el fluido en reposo
ahora dice que es un cuerpo que se
sumerge vamos a colocar un cuerpo
cualquiera puede ser perfectamente una
esfera del dragón y lo vamos a dejar
caer en el fluido entonces hay que
observar varias cosas aquí
el nivel del agua va a aumentar un
volumen igual al volumen que acabo de
sumergir veamos que pasó de 200 a 300
metros cúbicos quiere decir que el
volumen de esta esfera tiene que ser una
esfera muy grandota es de 100 metros
cúbicos entonces primera parte ya
tenemos un fluido desalojado o un nivel
que se subió entre el recipiente pero
que nos dice arquímedes dice que recibe
un empuje de abajo hacia arriba entonces
va a haber una fuerza la vamos a llamar
con la letra de empuje que va a tratar
de hacerme flotar va a tratar de
impulsar me de abajo hacia arriba y
obviamente existe una fuerza hacia abajo
en este caso sería el peso lo
representamos con la letra w el peso de
la esfera van a haber dos fuerzas
luchando una que me va a tratar de
hundir que es mi peso muy peso de la
esfera y otra que me va a tratar de
hacer flotar que es la fuerza de empuje
respecto a estas dos fuerzas existen
tres posibilidades la primera si la
fuerza del peso es mayor que la fuerza
de empuje en ese caso me voy a hundir
quiere decir que el peso le ganó al
empuje y por lo tanto las esferas y
otra posibilidad es que la fuerza del
peso sea menor a la fuerza del empuje en
ese caso la esfera va a flotar osea el
empuje se va a ganar al peso y un tercer
caso va a hacer que la fuerza del peso
sea igual a la fuerza del empuje y en
dicha situación pues la esfera se puede
mantener completamente en equilibrio hay
un peso que me quiere hundir hay un
empuje que me quiere hacer flotar por lo
cual la esfera no sede se queda quieta
en el punto en el cual yo la coloque
estas son las tres posibilidades o sea
las tres interacciones que puede tener
la fuerza del peso con la fuerza de
empuje o se hunde o flota o se mantiene
completamente en equilibrio retomamos el
ejemplo desde el principio tenemos una
esfera que se encuentra cayendo en un
recipiente que tiene un fluido el nivel
sube ese nivel me indica que si subió
100 metros cúbicos es porque el volumen
de la esfera era de 100 metros cúbicos
si yo hubiera lanzado una esfera el
doble de grande puede ser de 200 metros
cúbicos si tengo un nivel en 200
obviamente yo tirarla el nivel me tiene
que subir hasta 400 o sea
desaloja un volumen igual al volumen
sumergido visto entonces si sumerjo
ciento subo 100 si su marco 200 se me
desalojan 200 esto para tenerlo claro
porque aquí en el principio arquímedes
estamos hablando del volumen del fluido
que se desaloja entonces si yo quiero
calcular cuál es el volumen que estoy
desarrollando tengo que poder calcular o
medir el volumen del cuerpo que estoy
sumergiendo ahora hablemos un poco de
esa fuerza de empuje entonces qué dice
arquímedes dice que un cuerpo total o
parcialmente sumergido o sea yo puedo
sumergir la esfera completa o media
esfera va a recibir un empuje o sea una
fuerza que va de abajo hacia arriba pero
que va a ser igual esa fuerza empuje
dice que va a ser igual al peso del
volumen del fluido que desaloja y ese
empuje es el que va a ser contra fuerza
o contrapeso al peso propiamente dicho
de la esfera pero cómo calculamos el
peso de ese fluido o sea yo acá desplace
100 metros cúbicos de fluido y tengo que
calcular su peso por lo general de los
fluidos los líquidos principalmente
conocemos lo que es su densidad
recordemos que la densidad no es más que
la cantidad de masa por unidad de
volumen teniendo este dato y conociendo
cuál es el volumen de fluido que se me
desalojo y obviamente el valor de la
gravedad puedo calcular el valor del
peso en el psoe que del líquido que
estoy desarrollando entonces la ecuación
del empuje es la densidad del fluido
puede ser agua aceite o cualquier
líquido multiplicada por el volumen
sumergido en este caso sería 100 metros
cúbicos y multiplicado por el valor de
la gravedad esto me va a dar la cantidad
de fuerza de empuje que se va a producir
de abajo hacia arriba pero esta fórmula
porque me genera fuerza veamos la
densidad es masa sobre volumen esa masa
sobre volumen la voy a multiplicar por
el volumen sumergido y por el valor de
la gravedad obviamente esta
multiplicación tiene una finalidad de
cancelar volumen de modo que me quede el
producto de la masa por la gravedad que
es la fórmula por excelencia para
calcular el peso de un cuerpo o
sustancia está la ecuación del principio
de arquímedes que me permite
la fuerza de empuje veámoslo con un
ejemplo dice un cilindro de dos metros
de radio y cuatro metros de altura se
sumerge totalmente en agua qué magnitud
de empuje recibe bien tenemos un
cilindro este cilindro tiene un radio de
2 metros tiene una altura de 4 metros no
nos están dando directamente su volumen
pero lo podemos calcular porque ya
sabemos que el volumen de un cilindro es
igual a pi por radio al cuadrado por
altura reemplazamos el valor del radio
al cuadrado 2 metros elevado al cuadrado
multiplicado por los cuatro metros de
altura metro al cuadrado que es media
metro cuadrado y metro cuadrado por
metro me va a dar metro cúbico que es la
unidad en este caso para el volumen y
para este cilindro es igual a 50.265
metros cúbicos quiere decir que si yo lo
sumerjo totalmente en agua voy a
desplazar o voy a desalojar esta
cantidad de líquido y aquí tener claro
el volumen del cuerpo que estoy
sumergiendo obviamente es el mismo
volumen del líquido que estoy
desarrollando veamos
lo vamos a sumergir él va a caer en el
recipiente va a desplazar un volumen del
fluido veamos que pasó de 200 a 250
aproximadamente y esa diferencia
equivale a los 50 punto 265 metros
cúbicos de este barrio
ahora calculemos la fuerza de empuje hay
un dato que es muy conocido y es la
densidad del agua es aproximadamente de
1000 kilogramos por metro cúbico y es el
dato que vamos a manejar aquí en la
fuerza de empuje entonces el empuje es
igual a la densidad del fluido que en
este caso en la densidad del agua
multiplicada por el volumen sumergido
que es el volumen del cilindro
multiplicado por el valor de la gravedad
tendríamos mil kilogramos sobre metro
cúbico multiplicado por los 50 metros
cúbicos y multiplicado por el 9.8 que es
el valor de la gravedad cancelo unidades
tengo este metro cúbico dividiendo lo
canceló con el metro cúbico que está
arriba multiplicando efectuamos el
producto y obtenemos 492 mil 597 neutro
recuerden que kilogramos por metro sobre
segundo cuadrado siempre es igual a
newton entonces ésta
fuerza de empuje que va a recibir el
cilindro sumergido en el líquido en el
agua ahora respecto al valor del peso
del barril se nos pueden presentar tres
situaciones que el problema no nos da el
dato suficiente para saberlo
si el peso es superior a la fuerza de
empuje de 492.000 newton obviamente el
barril se va a hundir si el peso es
exactamente igual a la fuerza de empuje
se va a mantener ahí en equilibrio no se
va a hundir ni va a flotar se va a
quedar quieto donde yo lo coloque y si
el peso es menor a esta fuerza de empuje
va a salir disparado hacia arriba y va a
quedar flotando
[Música]
bueno
تصفح المزيد من مقاطع الفيديو ذات الصلة
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
¿Qué es el PRINCIPIO de ARQUÍMEDES?
El Principio de Arquímedes | ¿POR QUÉ flotan los Barcos?
¿COMO SE CALCULA EL VOLUMEN CON LA BALANZA HIDROSTÁTICA?
FUERZAS que ACTÚAN sobre un CUERPO 🏋️♂️
✅La hidrostática y sus aplicaciones en la vida real: ¡conoce su alcance en diferentes campos!
5.0 / 5 (0 votes)