PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

INTRODUCCIÓN

En la naturaleza encontramos una serie de fenómenos que suceden a diario y que en algunas ocasiones pasan desapercibidos para nuestros ojos. Él poder comprender de manera más amplia estos fenómenos nos ayuda a entender mejor cómo se comportan algunas fuerzas que entran en acción bajo ciertas circunstancias.
El principio de Arquímedes nos afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.
La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes:
1. El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido.
2. La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones

Ahora ya sabemos que el agua ejerce esa presión en todas direcciones y no sólo de abajo arriba, por eso cuando estamos en el agua, además de sentirnos más ingrávidos, también notamos que nos cuesta más movernos, tenemos que vencer esa fuerza que el agua nos transmite.

ANTECEDENTES

Arquímedes fue un físico, ingeniero, inventor, astrónomo y matemático griego, que vivió en Siracusa, Sicilia, entre los años 287 y 212 a d.c, y es considerado uno de los más importantes científicos de la Antigüedad clásica. Es famoso no sólo por sus numerosos inventos sino por su ingenio, capaz de resolver problemas de todo tipo. Sólo experimentos modernos han podido demostrar que las historias que se han contado sobre sus logros militares, por ejemplo, no eran sólo leyendas, como que diseñó diseñar máquinas capaces de sacar barcos enemigos del agua o que mandó alinear espejos para prender fuego a los barcos enemigos.

UNA BREVE HISTORIA

La anécdota más conocida sobre Arquímedes, trata de cómo inventó un método para determinar el volumen de un objeto con una forma irregular. De acuerdo a Vitruvio, arquitecto de la antigua Roma, una nueva corona con forma de corona triunfal había sido fabricada para Hierón II, el cual le pidió a Arquímedes determinar si la corona estaba hecha de oro sólido o si un orfebre deshonesto le había agregado plata. Arquímedes tenía que resolver el problema sin dañar la corona, así que no podía fundirla y convertirla en un cuerpo regular para calcular su densidad.

Mientras tomaba un baño, notó que el nivel de agua subía en la tina cuando entraba, y así se dio cuenta de que ese efecto podría usarse para determinar el volumen de la corona. Debido a que la compresión del agua sería despreciable, la corona, al ser sumergida, desplazaría una cantidad de agua igual a su propio volumen. Al dividir la masa de la corona por el volumen de agua desplazada, se podría obtener la densidad de la corona. La densidad de la corona sería menor si otros metales más baratos y menos densos le hubieran sido añadidos. Entonces, Arquímedes salió corriendo desnudo por las calles, tan emocionado estaba por su descubrimiento para recordar vestirse, gritando "¡Eureka!" (en griego antiguo: "εὕρηκα" que significa "¡Lo he encontrado!)"
La historia de la corona dorada no aparece en los trabajos conocidos de Arquímedes, pero en su tratado Sobre los cuerpos flotantes él da el principio de hidrostática conocido como el principio de Arquímedes.

ENUNCIADO DE ARQUÍMEDES

El principio de Arquímedes afirma que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido estático, será empujado con una fuerza igual al peso del volumen de líquido desplazado por dicho objeto.

FORMULA

La fórmula del principio de Arquímedes refleja de una manera exacta y concisa, toda la teoría que rige la interacción entre los cuerpos y los fluidos. Una fórmula que es como sigue.

|E| = m*g     o bien     E = -m*g
 

Esta fórmula viene a decir que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja. Una fuerza, la descrita aquí, que recibe el nombre de fuerza de Arquímedes en honor a su descubridor y que, como cualquier fuerza que se precie, se mide en Newtons.

APLICACIÓN DEL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES.

El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.
Este principio lo aplicamos cuando nadamos, cuando tiramos un objeto al agua; el objeto se hunde si su peso es mayor que el peso del fluido desalojado (desplazado). El objeto flota cuando su peso es menor o igual al peso del fluido desplazado.
Otros ejemplos en la vida cotidiana son:
• Cuando caminamos después de la lluvia y pisamos un charco de agua
• Cuando ponemos hielos en una bebida
• Cuando ponemos fideos a hervir en agua
• Los barcos de superficie están diseñados de manera que el metacentro quede siempre por encima del centro de gravedad en caso de que se muevan o desplacen lateralmente.
• El submarino adquiere agua para sumergirse y la expulsa con aire para disminuir su peso y subir.
• Aplicado en la construcción de flotadores salvavidas, aprovechando la baja densidad del material del flotador.

CONCLUSIÓN 

Gracias al principio de Arquímedes es posible calcular el volumen de los cuerpos irregulares, si necesidad de fundirlos para transformarlos en figuras regulares, con este principio se pueden hacer muchas practicas o ejercicios en la escuela para que tengamos un mejor conocimientos hacer de este principio y poder aplicar de una manera adecuada, con este trabajo también aprendemos más sobre sus antecedentes, enunciado, formulas y aplicaciones.
FUENTES DE CONSULTA
• http://www.iesdmjac.educa.aragon.es/departamentos/fq/temasweb/FQ4ESO/FQ4ESO%20Tema%205%20Fluidos/41_aplicaciones_del_principio_de_arqumedes.html
• http://hidrostaticafisica2.blogspot.com/p/principio-de-arquimides.html
• http://principiodearquimedes.com/formula.html
• https://es.wikipedia.org/wiki/principio_de_Arquímedes