Fuerza Boyante: Así Flotamos - Física en Línea

Una hoja flotando en el agua en Unsplash por Oskars Sylwan en https://unsplash.com/photos/yellow-maple-leaf-on-calm-waters-Exgd9N8Q4hk

Objetivos:

Terminada la lección podrás:

Explicar los conceptos fundamentales de la fuerza boyante.
Explicar por qué flotamos.
Identificar la ecuación para la fuerza boyante.

Elba M Sepulveda

La Fuerza Boyante: Así Flotamos

¿Qué es la fuerza boyante?

La fuerza boyante es una fuerza ascendente que experimenta cualquier objeto sumergido parcial o totalmente en un fluido (líquido o gas). Esta fuerza se opone al peso del objeto y es la responsable de que algunos objetos floten.

¿Por qué es importante la fuerza boyante?

La fuerza boyante es un concepto fundamental en física y tiene una amplia gama de aplicaciones en la vida diaria y en diversos campos de la ingeniería. Su importancia radica en:

Flotabilidad: Determina si un objeto flotará, se hundirá o permanecerá suspendido en un fluido.
Diseño de embarcaciones: Los ingenieros navales utilizan el principio de la fuerza boyante para diseñar barcos, submarinos y otras estructuras flotantes.
Industria petrolera: La fuerza boyante juega un papel crucial en la extracción de petróleo y gas del fondo marino.
Meteorología: La fuerza boyante influye en los movimientos de las masas de aire en la atmósfera.

Ejemplos de la fuerza boyante en la vida diaria y en la física:

Un bote flota en el agua debido a la fuerza boyante. — Un bote flota en el agua debido a la fuerza boyante, en Unsplash por Cetteup en https://unsplash.com/photos/brown-wooden-boat-on-body-of-water-ivpnAlm5fEY

Barco flotando en el agua: La fuerza boyante ejercida por el agua es mayor que el peso del barco, lo que permite que flote.
Globo lleno de helio ascendiendo: El helio es menos denso que el aire, por lo que la fuerza boyante ejercida por el aire es mayor que el peso del globo.
Submarino sumergiéndose y emergiendo: Los submarinos controlan su flotabilidad cambiando su volumen para modificar la fuerza boyante que actúa sobre ellos.
Iceberg flotando en el océano: Solo una pequeña parte del iceberg se encuentra sobre la superficie del agua, ya que la mayor parte de su volumen está sumergido.
La flotabilidad de los peces: Los peces ajustan su flotabilidad mediante una vejiga natatoria llena de gas.

¿Cuál es el principio de Arquímedes?

El principio de Arquímedes establece que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza vertical que apunta hacia arribaa y perpendicular a la superficie. Es de igual magnitud que peso del fluido que desaloja. En otras palabras, la fuerza boyante es igual al peso del fluido que el objeto desplaza.

Fórmula de la fuerza boyante:

F_b = ρ * V * g
- F_b: Fuerza boyante
- ρ: Densidad del fluido
- V: Volumen del fluido desplazado
- g: Aceleración de la gravedad

En resumen

La fuerza boyante es una fuerza fundamental en la naturaleza que explica por qué algunos objetos flotan y otros se hunden. Su comprensión es esencial para diversas disciplinas, desde la física hasta la ingeniería naval. El principio de Arquímedes proporciona una base sólida para el cálculo de la fuerza boyante en diferentes situaciones.