Buoyant force example problems | Fluids | Physics | Khan Academy

Summary

Este video explica los principios de flotabilidad y el principio de Arquímedes a través de ejemplos prácticos. Un objeto que pesa 10 newtons en el aire pesa 2 newtons al estar sumergido, lo que demuestra una fuerza de flotabilidad de 8 newtons, equivalente al peso del agua desplazada. Se calcula el volumen de agua desplazada usando el peso, la densidad y la gravedad. Un ejemplo con madera de balsa ilustra cómo encontrar el porcentaje sumergido al comparar la densidad de la madera con la del agua, revelando que el 13% de la madera de balsa estará sumergida. Estos cálculos enriquecen la comprensión de las fuerzas de flotabilidad.

Takeaways

• ⚖️ Un objeto que pesa 10 newtons en el aire pesa 2 newtons cuando está sumergido en agua, lo que indica la presencia de una fuerza de flotación.
• 💧 La diferencia de peso (8 newtons) es la fuerza de flotación, que es igual al peso del agua desplazada por el objeto.
• 🔍 La fuerza de flotación se puede calcular usando la fórmula: peso del agua desplazada = volumen desplazado × densidad del agua × gravedad.
• 📏 Para calcular el volumen de agua desplazada, se divide el peso de la fuerza de flotación por la densidad del agua y la gravedad.
• 📊 La densidad del agua es de 1,000 kg/m³ y la gravedad es aproximadamente 9.8 m/s².
• 🔢 Al realizar el cálculo, se obtiene que el volumen del objeto es 8.2 × 10⁻⁴ m³.
• 🧊 El peso del objeto en agua puede ayudar a calcular su volumen, lo que puede ser útil en experimentos.
• 📦 Un bloque de madera de balsa con densidad de 130 kg/m³ también se puede analizar para determinar qué porcentaje está sumergido.
• ⚖️ Para que el bloque esté en equilibrio, la fuerza de flotación debe igualar su peso.
• 📉 Al calcular el porcentaje sumergido, se encuentra que el 13% del bloque de balsa estará bajo el agua, dado su densidad en comparación con la del agua.

Q & A

¿Qué es la fuerza de flotación?

La fuerza de flotación es la fuerza que ejerce un fluido sobre un objeto sumergido, contrarrestando su peso. En el contexto del video, es la diferencia entre el peso del objeto en el aire y el peso del objeto en el agua.

¿Cómo se calcula la fuerza de flotación?

La fuerza de flotación se calcula restando el peso del objeto en el agua de su peso en el aire. Por ejemplo, si un objeto pesa 10 newtons en el aire y 2 newtons en el agua, la fuerza de flotación es de 8 newtons.

¿Qué establece el principio de Arquímedes?

El principio de Arquímedes establece que un objeto sumergido en un fluido experimenta una fuerza de flotación igual al peso del fluido desplazado.

¿Cómo se relaciona el peso del agua desplazada con el volumen del objeto sumergido?

El peso del agua desplazada es igual a la fuerza de flotación, que también se puede calcular como el volumen del agua desplazada multiplicado por la densidad del agua y la gravedad.

¿Cuál es la densidad del agua utilizada en los cálculos?

La densidad del agua utilizada en los cálculos es de 1,000 kilogramos por metro cúbico.

¿Cómo se determina el volumen de un objeto sumergido?

El volumen de un objeto sumergido se puede determinar dividiendo el peso del objeto en el agua por el producto de la densidad del agua y la gravedad.

¿Qué porcentaje de un bloque de madera de balsa se sumergiría en el agua si su densidad es de 130 kg/m³?

El porcentaje de un bloque de madera de balsa que se sumergiría en el agua es del 13%, calculado al dividir la densidad de la madera de balsa (130 kg/m³) por la densidad del agua (1,000 kg/m³).

¿Por qué es importante conocer la relación entre la densidad del objeto y la densidad del fluido?

Conocer la relación entre la densidad del objeto y la densidad del fluido es crucial para entender si el objeto flotará o se hundirá. Si la densidad del objeto es menor que la del fluido, flotará; si es mayor, se hundirá.

¿Qué experimentos se sugieren para entender mejor la flotación?

Se sugiere que se realice un experimento en el que una persona se pese fuera del agua y luego dentro de una piscina, utilizando una balanza resistente al agua para observar la diferencia en el peso.

¿Qué significa que un objeto esté en equilibrio en un fluido?

Un objeto está en equilibrio en un fluido cuando la fuerza de flotación es igual a su peso, lo que significa que no hay una fuerza neta actuando sobre él, por lo tanto, permanece en reposo.