Flotabilidad
La flotabilidad ( / ˈ b ɔɪ ə n s i , ˈ b uː j ə n s i / ), [1] [2] o empuje hacia arriba, es una fuerza ascendente ejercida por un fluido que se opone al pesode un objeto parcial o totalmente sumergido. En una columna de fluido, la presión aumenta con la profundidad como resultado del peso del fluido que la recubre. Por tanto, la presión en el fondo de una columna de fluido es mayor que en la parte superior de la columna. De manera similar, la presión en el fondo de un objeto sumergido en un fluido es mayor que en la parte superior del objeto. La diferencia de presión da como resultado una fuerza ascendente neta sobre el objeto. La magnitud de la fuerza es proporcional a la diferencia de presión y (como explica el principio de Arquímedes ) es equivalente al peso del fluido que de otro modo ocuparía el volumen sumergido del objeto, es decir, el fluido desplazado .
Por esta razón, un objeto cuya densidad media es mayor que la del fluido en el que está sumergido tiende a hundirse. Si el objeto es menos denso que el líquido, la fuerza puede mantener el objeto a flote. Esto puede ocurrir solo en un marco de referencia no inercial , que tiene un campo gravitatorio o se acelera debido a una fuerza distinta de la gravedad que define una dirección "hacia abajo". [3]
La flotabilidad también se aplica a las mezclas de fluidos y es la fuerza impulsora más común de las corrientes de convección . En estos casos, el modelo matemático se modifica para aplicarlo a continuos , pero los principios siguen siendo los mismos. Los ejemplos de flujos impulsados por flotabilidad incluyen la separación espontánea de aire y agua o aceite y agua.
El principio de Arquímedes lleva el nombre de Arquímedes de Siracusa , quien descubrió por primera vez esta ley en el 212 a. [4] Para objetos, flotantes y sumergidos, y tanto en gases como en líquidos (es decir, un fluido ), el principio de Arquímedes puede establecerse así en términos de fuerzas:
Cualquier objeto, total o parcialmente sumergido en un fluido, es empujado hacia arriba por una fuerza igual al peso del fluido desplazado por el objeto.
—con las aclaraciones de que para un objeto hundido el volumen de fluido desplazado es el volumen del objeto, y para un objeto flotante sobre un líquido, el peso del líquido desplazado es el peso del objeto. [5]
