5. Principio de Arquímedes

Todo cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje ascendente igual al peso del fluido desalojado

1. Centro de Estudios Tecnológicos Industrial y de Servicios No. 119 “Gertrudis Bocanegra Lazo de la Vega” Física II Profe. Juan Víctor Tapia Hernández Septiembre 2017 Principio de Arquímedes

2. Principio de Arquímedes Todo cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje ascendente igual al peso del fluido desalojado.

3. En un cuerpo totalmente sumergido en un líquido, todos los puntos de su superficie reciben una presión hidrostática, que es mayor conforme aumenta la profundidad de un punto. Las presiones ejercidas sobre las caras laterales opuestas del cuerpo se neutralizan mutuamente; sin embargo, está sujeto a otras dos fuerza: Su peso que lo empuja hacia abajo y el empuje del líquido que lo impulsa hacia arriba. Principio de Arquímedes

4. De acuerdo con la magnitud de estas dos fuerzas tendremos los siguientes casos: 1. Si el peso de un cuerpo es menor al empuje que recibe, flota porque desaloja menor cantidad de líquido que su volumen. La magnitud del empuje que recibe un cuerpo es igual a la magnitud del peso que tiene el volumen del líquido.

5. 2. Si el peso de un cuerpo es igual al empuje que recibe, permanecerá en equilibrio, es decir, sumergido dentro del líquido

6. 3. Si el peso de un cuerpo es mayor al empuje que recibe, se hunde.

7. Para que un barco flote debe desalojar un volumen de líquido cuyo peso sea igual al del barco Para que un cuerpo flote en cualquier líquido, su densidad promedio debe ser menor a la del fluido.

8. Aplicaciones del principio de Arquímedes Algunas aplicaciones del principio de Arquímedes son la flotación de barcos, submarinos, salvavidas, densímetros o flotadores de las cajas de los inodoros.

9. Formula del empuje. Principio de Arquímedes La magnitud del empuje que recibe un cuerpo sumergido en un líquido se determina multiplicando el peso específico del líquido por el volumen desalojado de éste: Donde:  

10. Formula para el volumen de un sólido flotante. Para encontrar el volumen sumergido de un sólido flotante, se utiliza la siguiente fórmula: Donde:  

11. Ejemplos de problemas del Principio de Arquímedes 1. Un cubo de madera de 0.002 m³ y 520 kg/m³ de densidad se introduce en agua, ¿Cuál es el volumen de la porción sumergida? 2. Un cubo de madera de 5 cm de lado flota en el agua con tres cuartas partes de la madera sumergida. ¿Cuál es la densidad del cubo? ¿Cuál es su peso? 3. Un cubo de acero de 20 cm de arista se sumerge totalmente en agua. Si tiene un peso de 564.48 N. Calcular: a) ¿Qué magnitud de empuje recibe? E= 78.4 N b) ¿Cuál será la magnitud del peso aparente del cubo? P=486.4 N  

12. Ejercicios: Principio de Arquímedes 1. Un cubo de aluminio de 8 cm³ y 2.65 g/cm³ de densidad se introduce en agua, ¿Cuál es el volumen de la porción sumergida? 2. Un trozo de corcho con un volumen de 217.39 cm³ flota en el agua. ¿Cuál es la densidad del corcho? ¿Cuál es su peso? 3. Un prisma rectangular de cobre, de base igual a 36 cm² y una altura de 10 cm, se sumerge hasta la mitad, por medio de un alambre, en un recipiente que tiene alcohol. a) ¿Qué volumen de alcohol desaloja? b) ¿Qué la magnitud de empuje recibe? c) ¿Cuál es el peso aparente del prisma debido al empuje, si su peso real es de 31.36 N? Valor por ejercicio: 5 puntos Valor Total: 15 puntos