Principio de Arquímedes y Peso Aparente

El principio de Arquímedes establece que todo cuerpo sumergido en un líquido en equilibrio experimenta una fuerza vertical hacia arriba llamada empuje, igual al peso del volumen del líquido desplazado. La fórmula del empuje es E = Vc · D · g, donde Vc es el volumen del cuerpo, D la densidad del líquido y g la aceleración de la gravedad.

Definición: El peso aparente de un cuerpo en contacto con un líquido es el resultado de la acción de dos fuerzas opuestas: el peso real del cuerpo dirigido hacia abajo y el empuje del líquido dirigido hacia arriba.

Dependiendo de la relación entre la densidad del cuerpo y la del líquido, se pueden presentar tres situaciones:

1. El cuerpo se hunde (si su densidad es mayor que la del líquido)
2. El cuerpo queda entre aguas (si su densidad es igual a la del líquido)
3. El cuerpo flota (si su densidad es menor que la del líquido)

Ejemplo: Una de las aplicaciones del principio de Arquímedes es el diseño de barcos y submarinos, que aprovechan este principio para flotar o sumergirse controlando su densidad promedio en relación con la del agua.

El principio de Arquímedes tiene numerosas aplicaciones en la ingeniería naval, la meteorología (globos aerostáticos), y en la determinación de la densidad de objetos irregulares, entre otras.

Principios de la Hidrostática

Este capítulo introduce los conceptos fundamentales de la hidrostática, la rama de la física que estudia los fluidos en reposo. Se presentan varios principios y fenómenos importantes, incluyendo la presión hidrostática, el principio fundamental de la hidrostática, la paradoja hidrostática, los vasos comunicantes, el principio de Pascal y el principio de Arquímedes.

La presión hidrostática se define como la fuerza ejercida por las partículas de un líquido en reposo sobre un cuerpo sumergido. Su fórmula es P_hidro = D·g·h, donde D es la densidad del líquido, g la aceleración de la gravedad y h la profundidad. Es importante notar que la presión hidrostática es independiente de la forma del recipiente y solo depende de la profundidad.

Definición: La presión hidrostática total es la presión real en el interior del líquido, igual a la suma de la presión externa (generalmente la presión atmosférica) más la presión hidrostática.

El principio fundamental de la hidrostática establece que la diferencia de presión entre dos puntos de un líquido en equilibrio es proporcional a la densidad del líquido y a la diferencia de altura entre los dos puntos. Su fórmula es P₁ - P₂ = D·g·(h₁ - h₂).

Ejemplo: La paradoja hidrostática de Stevin demuestra que la fuerza ejercida por un líquido sobre el fondo de un recipiente solo depende del área del fondo y de la altura del líquido, siendo independiente de la forma del recipiente.