Principio de Arquímedes

Cuando un cuerpo está sumergido en un fluido, como la presión hidrostática aumenta con la profundidad, cada parte del mismo experimentará una presión distinta dependiendo de la profundidad a la que se encuentre, por lo que sobre él estará actuando una fuerza resultante dirigida hacia arriba. Esta fuerza se denomina empuje.

Para calcular el módulo del empuje, podemos hacer el experimento imaginario de considerar el mismo volumen de fluido que ocupaba el cuerpo sumergido. Este volumen de fluido está en equilibrio (porque el fluido no se mueve), y experimentará en cada uno de sus puntos la misma presión que el cuerpo.  Por tanto, el empuje que actúa sobre él hacia arriba debe tener exactamente el mismo módulo que su peso.

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Arquímedes de Siracusa, en su libro Sobre los cuerpos flotantes, escrito aproximadamente en el 250 antes de Cristo, enunció su famoso principio de la siguiente manera:

Todo cuerpo, parcial o totalmente sumergido en un fluido, experimenta un empuje dirigido verticalmente hacia arriba cuyo módulo es igual al peso del fluido desalojado por el cuerpo.

Del principio de Arquímedes se deduce que todos los cuerpos que tengan el mismo volumen experimentarán el mismo empuje. Sin embargo, no todos flotarán, ya que los que sean más densos tendrán un peso mayor y se hundirán, y los que sean menos densos flotarán parcialmente.

Esta es la razón por la cual un barco flota, pero en cambio si tiramos al mar un bloque del mismo material que tenga la misma masa que el barco se hundirá. El barco, debido a su forma, desaloja un volumen de fluido mucho mayor que el bloque y por tanto el empuje sobre él será mayor (ver figura inferior).

Llamando F al empuje que actúa sobre un cuerpo, cuando este flota su peso debe ser igual a F:

Y en equilibrio:

La densidad de un cuerpo determina si el cuerpo flota o se hunde cuando está en el seno de un líquido. Si el cuerpo es menos denso que el líquido, el cuerpo flotará. Si es más denso se hundirá. Pero el empuje será siempre el mismo. En la figura siguiente están representadas las tres situaciones posibles.

La página Principio de Arquímedes ha sido originalmente publicada en YouPhysics

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