Significado del empuje

      Comentarios desactivados en Significado del empuje

El empuje es la fuerza que un fluido ejerce sobre un cuerpo sumergido. Esta fuerza tiene dirección vertical y ascendente y corresponde al peso del volumen de líquido que fue desplazado por el objeto.

Empuxo

La existencia de esta fuerza explica la flotación de los cuerpos en el agua, como grandes icebergs o barcos, y también la sensación de que los objetos dentro del agua parecen ser más ligeros de lo que realmente son.

Este fenómeno fue explicado por primera vez por el físico griego Arquímedes (287 a.C. – 212 a.C.), a quien el rey había encargado que verificara si su corona estaba hecha de oro puro o si tenía otros elementos mezclados. Por esta razón, el empuje es también llamado el Principio de Arquímedes.

Vea la redacción de este principio:

Todo cuerpo sumergido en un líquido sufre una fuerza llamada empuje que corresponde al peso del volumen de líquido desplazado.

Según algunas historias, Arquímedes se estaba bañando cuando llegó a la conclusión de que el agua ejercía una fuerza sobre su cuerpo. Al hacer tal descubrimiento, el físico salió gritando “eureka, eureka!”, que en griego significa “descubrí”.

Aprenda más sobre Eureka.

¿Cómo se produce el empuje?

Cuando un cuerpo está sumergido, el fluido ejerce presión sobre él. La presión en la parte inferior siempre será mayor que la presión en la parte superior, porque cuanto más profundo sea el cuerpo, mayor será la presión. Vea la imagen de abajo:

Empuxo

Así tenemos que el empuje es el resultado de la diferencia de presión entre la parte inferior y superior del objeto y ocurre de abajo a arriba debido a la mayor presión en la parte inferior del objeto sumergido.

Fórmula de empuje

El valor de empuje será igual al peso del volumen de líquido desplazado, es decir:

E = PDES

Considerando que el peso es igual al producto de la masa por la gravedad (P = m.g), tenemos:

E = mDES . g

Siendo la densidad la relación entre masa y volumen (d = m/v), la fórmula de empuje es:

E = dF . VDES . g

Donde:

  • E = empuje
  • dF = densidad del fluido (Kg/m3)
  • VFD = volumen de fluido desplazado (m3)
  • g = aceleración de la gravedad (m/s2)

De esta fórmula podemos concluir que el empuje depende de la densidad del fluido, el volumen del fluido desplazado y la aceleración de la gravedad.

Aunque la presión es mayor a medida que aumenta la profundidad, el empuje no aumenta a medida que el objeto se mueve más hacia el fondo, porque la presión en el fondo y en la parte superior del objeto aumenta en la misma medida.

También entender qué son las medidas de volumen.

Peso aparente

Cuando un cuerpo está sumergido en un fluido, hay dos fuerzas que actúan sobre él: el peso y el empuje. El peso es una fuerza ejercida verticalmente y de arriba a abajo. El empuje es una fuerza ejercida verticalmente, de abajo a arriba.

La acción de estas dos fuerzas hace que el peso de un cuerpo sumergido en un fluido parezca menor, a lo que llamamos peso aparente. El peso aparente se calcula restando el empuje del peso real:

PA = P – E

Flotación de los cuerpos

La densidad es la propiedad que permite que los cuerpos floten o se hundan, vea las posibilidades:

  • Densidad corporal mayor que la de los fluidos: el cuerpo se hundirá.
  • Densidad corporal inferior a la densidad de los fluidos: el cuerpo flotará.
  • La densidad del cuerpo es igual a la densidad de los fluidos: el cuerpo se mantiene inmerso y en equilibrio.

Nota: es importante tener en cuenta que el empuje depende de la densidad del fluido, no de la densidad del objeto.

Aprenda más sobre la densidad.

Icebergs

La fluctuación de los icebergs es un fenómeno interesante para entender las diferentes densidades. El hielo flota en el agua debido a su menor densidad que el agua en estado líquido. En estado líquido, la densidad del agua de mar es de 1,03 kg/l y la del hielo es de 0,92 kg/l.

Como la diferencia de densidades es pequeña, la mayor parte del iceberg permanece sumergido, sólo alrededor del 10% de su cuerpo permanece fuera del agua.

Ver también el significado de las leyes de Newton, la fuerza y el iceberg.