PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
Summary
TLDREl principio de Arquímedes es fundamental para entender el comportamiento de los cuerpos sumergidos en fluidos. Según este principio, un cuerpo experimenta un empuje ascendente igual al peso del fluido desplazado. Existen tres condiciones: flotación (peso menor al empuje), sumersión parcial (peso igual al empuje) y hundimiento (peso mayor al empuje). Este principio es crucial en la construcción de barcos y la funcionalidad de submarinos. Se calcula el empuje utilizando la fórmula del peso específico del fluido multiplicado por el volumen del cuerpo o la densidad del fluido multiplicada por la gravedad y el volumen. Ejemplos prácticos incluyen el cálculo del empuje en un cubo de acero sumergido en agua y el volumen de un globo meteorológico en el aire.
Takeaways
- 🌊 El Principio de Arquímedes establece que un cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza ascendente, llamada empuje, igual al peso del fluido que desplaza.
- ⚖️ La primera condición del principio de Arquímedes es que si el peso del cuerpo es menor al empuje, el cuerpo flota.
- 🟢 La segunda condición indica que si el peso del cuerpo es igual al empuje, el cuerpo se sumerge pero no llega al fondo del recipiente.
- 🔵 La tercera condición es que si el peso del cuerpo es mayor que el empuje, el cuerpo se hundirá hasta el fondo del recipiente.
- 🛳 El principio de Arquímedes explica por qué objetos como barcos, a pesar de su gran peso, pueden flotar al desplazar un volumen de agua equivalente a su peso.
- 🚤 Un submarino puede sumergirse, emerger o hundirse al igualar su peso estructural con el empuje del agua.
- 📐 Para calcular el empuje que recibe un cuerpo, se utilizan fórmulas que involucran el peso específico o la densidad del fluido, multiplicados por el volumen del cuerpo o el volumen desalojado.
- 📏 El volumen de un cuerpo, como un cubo, se calcula como el cubo de su lado, es decir, V = lado^3.
- 🎈 En el ejemplo del globo meteorológico, se muestra cómo calcular el volumen del globo a partir del empuje que recibe en el aire y la densidad del aire.
- 📉 El peso aparente de un cuerpo sumergido se calcula restando el empuje que recibe del fluido al peso real del cuerpo, lo que a menudo hace que el cuerpo parezca más liviano.
Q & A
¿Qué es el principio de Arquímedes?
-El principio de Arquímedes establece que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza ascendente llamada empuje, igual al peso del fluido que desplaza.
¿Cuáles son las tres condiciones del principio de Arquímedes?
-Las tres condiciones son: 1) Cuando el peso es menor al empuje, el cuerpo flota. 2) Cuando el peso es igual al empuje, el cuerpo se sumerge sin llegar al fondo. 3) Cuando el peso es mayor que el empuje, el cuerpo se hunde al fondo del recipiente.
¿Por qué los barcos de acero flotan en el agua a pesar de su gran peso?
-Los barcos están diseñados para desalojar un volumen de agua que equivale exactamente a su peso, logrando así el equilibrio entre el peso y el empuje para flotar.
¿Cómo funciona un submarino para sumergirse y emerger?
-Un submarino puede sumergirse al igualar el peso de su estructura con el empuje del agua, lo que le permite controlar su flotabilidad y sumergirse, emerger o incluso alcanzar el fondo del mar.
¿Cómo se calcula el empuje que recibe un cuerpo sumergido en un fluido?
-El empuje se calcula utilizando la fórmula: empuje = peso específico del fluido multiplicado por el volumen del cuerpo o el volumen que desaloja.
¿Qué es el peso aparente y cómo se calcula?
-El peso aparente es la diferencia entre el peso real del cuerpo y el empuje que recibe. Se calcula restando el empuje al peso real del objeto.
¿Cómo se determina si un cuerpo flotará, sumergirse o hundirse en un fluido?
-Un cuerpo flotará si su peso es menor que el empuje, se sumergerá en su margen si el peso es igual al empuje, y hundirá si su peso es mayor que el empuje.
¿Qué es el peso específico y cómo se relaciona con el empuje?
-El peso específico es una medida de la fuerza con la que un fluido puede empujar hacia arriba un cuerpo sumergido, y se relaciona con el empuje directamente en la fórmula de cálculo del mismo.
¿Cómo se calcula el volumen de un cuerpo sumergido para determinar el empuje que recibe?
-El volumen de un cuerpo sumergido se calcula a partir de sus dimensiones, por ejemplo, en un cubo sería el lado al cuadrado para un cubo de lado igual.
¿Cómo se relaciona la densidad del fluido con el empuje que recibe un cuerpo sumergido?
-La densidad del fluido es un factor clave en el cálculo del empuje, ya que el empuje es igual a la densidad del fluido multiplicada por la gravedad y el volumen desalojado.
Outlines
🚀 Principio de Arquímedes y sus condiciones
El primer párrafo explica el principio de Arquímedes, que establece que un cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza ascendente llamada empuje, igual al peso del fluido que desplaza. Se describen tres condiciones: cuando el peso del cuerpo es menor, igual o mayor al empuje, resultando en que el cuerpo flote, se sumerge en su margen o se hunde al fondo del recipiente. Además, se menciona que este principio es fundamental para entender por qué flotan los objetos, como los barcos y los submarinos, y se introducen dos fórmulas para calcular el empuje que recibe un cuerpo: el peso específico del fluido multiplicado por el volumen del cuerpo o la densidad del fluido multiplicada por la gravedad y el volumen.
🔍 Aplicación del principio de Arquímedes
Este párrafo profundiza en cómo aplicar el principio de Arquímedes para calcular el empuje y el peso aparente de un objeto sumergido. Se utiliza un ejemplo de un cubo de acero sumergido en agua, donde se calcula el empuje recibido y el peso aparente del cubo. Se identifican los datos necesarios, como el peso específico del acero y el agua, y se calcula el volumen del cubo. A partir de estos datos, se determina el empuje y el peso aparente, mostrando cómo estos conceptos se relacionan con la experiencia de flotación y la percepción del peso en un fluido.
🌐 Ejemplo de un globo meteorológico
El tercer párrafo presenta un ejemplo de un globo meteorológico que recibe un empuje en el aire y se utiliza para calcular el volumen del globo. Se describe cómo el empuje es igual a la densidad del aire multiplicada por la gravedad y el volumen del globo. A partir de los datos proporcionados, se resuelve la fórmula para encontrar el volumen del aire desplazado por el globo, que es igual al volumen del globo en sí. Este ejemplo ilustra cómo el principio de Arquímedes se aplica a objetos que flotan en el aire y cómo se puede utilizar para determinar propiedades físicas como el volumen.
📘 Resumen de la aplicación del empuje
El último párrafo resume la información sobre el cálculo del empuje y cómo se puede utilizar en ejercicios dependiendo de los datos proporcionados. Se enfatiza que existen dos formas principales para calcular el empuje, y la elección entre ellas depende de los datos disponibles en cada ejercicio. Este párrafo sirve como conclusión de la explicación detallada del principio de Arquímedes y sus aplicaciones prácticas.
Mindmap
Keywords
💡Principio de Arquímedes
💡Empuje
💡Peso específico
💡Densidad
💡Volumen desalojado
💡Flotabilidad
💡Peso aparente
💡Gravitacón
💡Barcos
💡Submarinos
Highlights
Principio de Arquímedes explica la浮力 en fluidos.
El empuje es la fuerza ascendente que experimenta un cuerpo sumergido en un fluido.
El principio de Arquímedes se aplica tanto a líquidos como a gases.
Primera condición: Peso del cuerpo menor que el empuje, el cuerpo flota.
Segunda condición: Peso igual al empuje, el cuerpo se sumerge sin hundirse.
Tercera condición: Peso mayor que el empuje, el cuerpo se hunde.
El principio de Arquímedes es fundamental para entender por qué flotan los barcos.
Un submarino puede sumergirse al igualar su peso con el empuje del agua.
La fórmula del empuje es el peso específico del fluido multiplicado por el volumen desalojado.
Otra fórmula del empuje es la densidad del fluido por la gravedad y el volumen desalojado.
Ejemplo práctico: Calcular el empuje en un cubo de acero sumergido en agua.
El peso aparente de un objeto sumergido es su peso real menos el empuje.
Ejemplo de un globo meteorológico que flota en el aire y su cálculo de volumen.
La densidad del aire es un factor clave en el cálculo del volumen de un globo meteorológico.
El volumen del globo meteorológico es igual al volumen de aire que desplaza.
Las dos fórmulas para calcular el empuje dependen de los datos disponibles en el ejercicio.
Transcripts
principio de arquímedes
el principio de arquímedes establece que
todo cuerpo sumergido en un fluido
experimenta una fuerza ascendente que se
llama empuje igual el peso del fluido de
esa aloja recordemos que cuando hablamos
de fluidos esto se refiere a un líquido
un gas el principio de arquímedes tiene
tres condiciones la primera condición es
cuando el peso es menor al empuje que
vamos a poner que p se refiere al peso
del cuerpo
y
el empuje
el empuje es la fuerza que empuja hacia
arriba a un cuerpo cuando se sumerge en
un fluído bueno en la primera transición
del principio de arquímedes es cuando el
peso es menor que el empuje es decir
cuando el peso del cuerpo
es menor
es decir
si esto ocurre entonces el cuerpo flota
y flota porque el empuje es mayor es más
grande entonces el cuerpo flota
el segundo la segunda condición cuando
el peso es igual al empuje si esto
ocurre entonces el cuerpo se sumerge y
va a quedar
dentro del fluido sin irse al fondo
entonces aquí el peso
ser igual al empuje que recibe por eso
el cuerpo se sumerge en su margen pero
no llega hasta el fondo del recipiente
la presa de condiciones cuando el peso
es mayor que el empuje si el peso es más
grande entonces el cuerpo se va a hundir
hasta el fondo del
recipiente entonces aquí tenemos un peso
grande
un empuje digamos pequeño
ahora una
implicaciones la principal arquímedes es
que este principio es el que nos permite
entender por qué flotan los cuerpos
sabemos por ejemplo que los barcos están
construidos de miles de toneladas de
acero y la razón de que floten es que
hacen esto están diseñados de tal manera
que cuando son puestos en el agua van a
desalojar un volumen de agua que vale
exactamente lo mismo que su peso así que
logran esto esa condición
un submarino se puede sumergir porque
puede igualar el peso de su de su de su
estructura con el empuje que recibe del
agua y por eso un submarino puede
sumergirse puede emerger o puede incluso
verse hasta el fondo de un de una
sección del mar entonces el principio de
arquímedes en estos tres estas tres
condiciones
como podemos calcular el empuje que
recibe un cuerpo bueno hay dos fórmulas
la primera nos dice que el empuje es
igual
al peso específico del líquido o del
fluido multiplicado por el volumen del
cuerpo o bien el volumen que se desaloje
entonces aquí
se le empuje
y como es una fuerza entonces estar dado
el newtons
este es el peso específico
del fluido
es específico está en newton sobre el
metro cúbico
y esta juve es el volumen
desalojado
fluido
y estado en metros cúbicos entonces para
calcular el empuje usamos esta forma
porque no podemos utilizar esta otra que
nos dice que el empuje
que recibe un cuerpo es igual a la
densidad del fluido por la gravedad o
por la aceleración de la gravedad por el
volumen que recibe y esto es porque está
suscrito es específico es igual a
densidad por gravedad
todos
aquí vamos a tener que y otra vez es el
empuje
newtons
rock y rock la usamos para la densidad
del fluido
es la aceleración de la gravedad
y en la densidad no suelto en la unidad
son
intensidad este estado en kilogramo
sobre el metro cúbico
la aceleración de la gravedad es una
constante que es 9.81
metros sobre segundo al cuadrado y otra
vez tenemos v que es el volumen
desalojado
de fluido
dependiendo el tipo de ejercicio que
estamos resolviendo va a ser cualquiera
de las dos formas
entonces si vamos a calcular el empuje
necesitamos conocer ya sea el peso
específico y el volumen o bien la
densidad y el volumen vamos a ver un
ejemplo de aplicación de cada una de
ellas
bueno aquí tenemos que tener ejemplo
y nos dice que
un cubo de acero se sumerge totalmente
en un recipiente por la cada lado del
cubo mide 20 centímetros y tiene un peso
de 564 puntos 48 minutos nos piden
calcular dos cosas el empuje que recibe
en el agua y el peso aparente del cubo
bueno
vamos a identificar los datos el
principio es un cubo de acero aquí en un
dato
se sumerge totalmente en un recipiente
con agua traba al lado del cubo mide 20
centímetros aquí hay un segundo dato que
es un lado entonces aquí el lado
20 centímetros que sabemos que es 0.2
metros
y tiene un peso aquí está el otro dato
hay un peso
564
8
estamos hablando del acero entonces aquí
nos conviene
identificar
esta propiedad de él
vamos a ver cuál es la fórmula en primer
lugar que nos va a permitir
tenemos dos formas
empuje es igual a peso específico por
volumen y también tenemos que empuje es
igual la densidad por gravedad por
volumen bueno por lograr los que tenemos
pues el volumen está involucrado en las
dos y el volumen lo podemos calcular a
partir de aquí como es un cubo entonces
la fórmula del volumen de un cubo es
porque es usted de todos lados son
iguales luego
tenemos aquí peso específico y tenemos
densidad por gravedad podemos
encontrarlo con cualquiera de los dos
vamos a utilizar aquí el peso específico
a 0
el peso específico del acero
podemos buscarla en tablas y el peso
específico del paseo
y es de 9.000
200
newton sobre metro cúbico entonces como
tenemos aquí el peso específico vamos a
utilizar esta fórmula
esta es la fórmula que vamos a utilizar
entonces
y vamos a ver esto
si dibujamos un esquema muy simple
sabemos que esto va a ser
en un recipiente
y
este este recipiente
dentro del cubo y tenemos nuestro cubo
de acero para que hay un error no es el
peso específico de las heras más bien el
peso específico del agua porque la
fórmula nos dice que es el peso
específico del fluido entonces aquí en
lugar de que sea el peso específico del
casero más bien es el peso específico de
la
bien
este cubo está sumergido aquí
queremos calcular el empuje que está
recibiendo
el empuje este de por sí por sí mismo
tiene
para capturar el empuje entonces tenemos
el peso específico del agua que lo vamos
a calcular por el volumen entonces vamos
a calcular primero el volumen de activos
al proponer que son dos voces las que
nos piden
el inciso a el empuje
el inciso b el peso aparente
ahora vamos a ver qué se refiere esto
del peso aparente y entonces para
indeciso
tenemos en el inciso que el empuje es
igual al peso específico del agua por el
volumen bueno esto va a ser igual
nueve mil
ochocientos minutos sobre el metro
cúbico por el volumen pero el volumen es
lado al cubo y entonces va a ser
0.2 metros
al cubo
haciendo las operaciones
vamos a encontrar que el empuje
multiplicando el primero elevando al
cubo con todos
formado en 1802 bajar
un empuje de
78.4 newtons aquí está
el valor del empuje que está recibiendo
en este curso
aquí vemos el empuje
cuando este juego se sumerge está
recibiendo una fuerza hacia arriba de
78.4 ahora y sobre
el peso aparenta
de eso
aparenta el peso aparente se refiere
y el peso que dentro del agua tiene
nuestro tubo cuando nos sumergimos en
una alberca por ejemplo nos sentimos un
poco más livianos porque nos sentimos
más livianos cuando nos sumergimos a una
a una alberca pues si nuestra masa a
nuestro volumen sigue siendo el mismo lo
que ocurre es precisamente que hay una
diferencia entre el peso real del cuerpo
y el empuje entonces ese peso aparente
va a ser el peso del cuerpo menos el
empuje porque menos pues porque el peso
está yendo hacia abajo y el empuje está
yendo hacia arriba son dos vectores que
se están restando entonces el peso
aparente va a ser igual al peso real del
objeto menos
es decir
bueno entonces vamos a hacer ese cálculo
el peso del cuerpo nos lo dan 564 puntos
48 entonces peso aparente
564
punto 48
newton
menos el empuje
78.4 newtons haciendo la resta vamos a
tener que el peso aparente
de nuestro cubo de cero es de
486 puntos 0 8 newtons
aquí tenemos ya
el valor
del peso aparente
nuestro un peso aparente
vamos al siguiente ejemplo
este ejemplo nos dice un globo
meteorológico recibe un empuje de 176
minutos en el aire el cual tiene una
densidad de 0.9 kilogramos sobre metro
cúbico cual es el volumen del globo o en
un globo meteorológico es un globo como
su nombre lo dice que se utiliza
a medir
[Música]
identificando las condiciones del clima
en diferentes áreas bueno es un globo
meteorológico que recibe un empuje que
hay un dato
empuje
en el aire este es otro gato el cual
tiene una densidad del aire a una
velocidad de 0.9 kilogramos sobre
cuál es el lumen del globo vamos a poner
los datos entonces en primer lugar
tenemos
un empuje
el empuje es igual a 176 minutos
la densidad del aire entonces densidad
y sí
2.9
y logramos
cuál es el volumen del globo deseamos
calcular el volumen
del club
cuáles son las fórmulas que tenemos
2
empuje es igual a peso específico por
volumen y empuje es igual la densidad
por gravedad por volumen dado que nos
están dando la la densidad del aire
entonces vamos a utilizar la segunda
fórmula porque nos están dando la bestia
estafó a esta fórmula nos pide la
gravedad por esa gran red es una
constante que conocemos ahora es el
nuevo meteorológico ésta
flotando en el aire por eso es que nos
están dando esa esa densidad
entonces
así dibujamos por ejemplo ese globo pues
sería algo más o menos así
este el globo
este globo está recibiendo un empuje en
el aire o sea el aire está empujando
hacia arriba
porque está aquí
pero este globo tiene cierta cantidad de
masa
y cierta cantidad de de volumen entonces
aquí hay un volumen que no sabemos
cuánto es ahora este volumen del globo
tiene que ser igual al volumen que
desplaza de aire por eso si calculamos
el volumen del globo podemos tener que
ese valor es el mismo valor de volumen
de aire que está desplazado desplazando
el globo para poder
permanecer flotando entonces
de esta fórmula necesitamos despejar el
volumen así que hacemos un despeje muy
sencillo qué
el volumen va a ser igual
la densidad y la gravedad que están
multiplicando van a pasar adhiriendo
entonces va a ser igual al empuje entre
densidad por gravedad
ya tenemos todos los datos podemos
desarrollar
el volumen entonces es igual al empuje
que son
176 newtons entre la densidad del aire
que está
2.9
la gravedad
9.81 metros sobre cero
bien haciendo las
operaciones correspondientes vamos a
tener lo siguiente
el numerador pues queda como esta
176 y
la multiplicación del denominador nos da
8 punto
829 ahora si hacemos esta división
vamos a tener el siguiente verdad que es
176 entre 8 puntos
los 29 que nos da
punto 93
metros cúbicos
aunque este es el volumen del aire este
es el volumen del aire
vamos a ponerlo así
es el volumen de aire
qué está
que está desalojando este globo pero
para que pueda flotar este volumen tiene
que ser igual a este volumen o sea que
sin ningún problema podemos tomar que
este volumen de aire es el mismo volumen
del blog entonces aquí podemos decir que
nuestra respuesta es que el volumen
del globo
es igual a 19 puntos 93 metros
y ese va a ser
el volumen
yo
así que para ejercicios de empuje
tenemos dos formas cual voy a utilizar
pues eso va a depender de los datos que
me den en el ejercicio
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