Flotación, Densidad y Presión Atmosférica: Principios y Aplicaciones

Cuerpos Sumergidos y Flotantes

Sobre cualquier cuerpo sumergido actúan dos fuerzas (F): el peso y el empuje. Ambas tienen la misma dirección, pero en sentido contrario.

• Cuando el peso es mayor que el empuje, el cuerpo se hunde.
• Cuando el peso y el empuje son iguales, el cuerpo queda equilibrado, decimos que queda entre dos aguas.
• Cuando el empuje es mayor que el peso, el cuerpo flota.

¿Cómo sabemos si el cuerpo flotará o se hundirá?

• Si la densidad del cuerpo es mayor que la del fluido, se hunde.
• Si la densidad es menor, flota.
• Si son iguales, el cuerpo quedará sumergido pero sin moverse, en equilibrio.

Densímetros

Se utilizan para saber las densidades de líquidos según el principio de Arquímedes. Es un flotador de vidrio de forma alargada, lastrado en su extremo inferior con perdigones o mercurio para que flote de manera vertical. Su parte superior es una varilla delgada que lleva una escala graduada. El peso del líquido desalojado es igual al del densímetro y este queda más o menos sumergido según la densidad del líquido. Cuanto más denso es el líquido donde flota el densímetro, mayor es la porción que sobresale por encima de la superficie. El punto de la escala que coincide con la superficie indica la densidad del líquido.

Submarinos

Poseen depósitos provistos de unas válvulas de inundación en la parte inferior y otras de ventilación en la superior. La función de las primeras es permitir la entrada y la salida de agua del mar; la de las segundas es permitir la entrada y salida de aire comprimido. En la inmersión, las válvulas de inundación permiten la entrada de agua. Para subir a la superficie, parte del agua de los depósitos es expulsada mediante aire comprimido introducido mediante las válvulas de ventilación.

Empuje de los Gases

Un cuerpo inmerso en un gas sufre un empuje vertical hacia arriba, pero mucho menor que en los líquidos, debido a que la densidad de los gases es menor. La diferencia entre el empuje y el peso total se llama fuerza ascensional.

Presión Atmosférica

Es la presión que ejerce el peso de la capa de aire que gravita sobre la Tierra contra esta y todos los cuerpos que están en contacto. No nos aplasta porque se reparte uniformemente sobre la superficie del cuerpo; además, el aire del interior del cuerpo ejerce una presión y contrarresta la presión exterior.

1 atm = 1013 hPa = 760 mmHg

Torricelli

Torricelli demostró la existencia de presión atmosférica y proporcionó el sistema que utilizamos para medirla. Llenó de mercurio un tubo de vidrio de más de un metro de longitud, cerrado por un extremo. Tapando el otro extremo, lo metió boca abajo en un recipiente lleno de mercurio. Al destaparlo, salió mercurio del tubo hasta la altura de 76 cm.

Variaciones de la Presión Atmosférica

Según la meteorología, la presión atmosférica experimenta cambios:

• Crece cuando el tiempo mejora.
• Desciende cuando empeora.

Barómetro

Aparato para medir la presión atmosférica. Actualmente se emplean otros tipos de barómetros, los barógrafos: llevan una aguja que indica la presión, en cada instante, sobre una hoja de papel enrollada en un cilindro que gira muy lentamente, y así nos proporciona las variaciones de presión atmosférica.