Presentación de Flotabilidad y Principio de Arquímedes, con conceptos y ejercicios del mismo.

1. UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS
ARMADAS ESPE SEDE LATACUNGA
FLOTABILIDAD Y PRINCIPIO DE
ARQUÍMEDES
FÍSICA II
TUTOR: DIEGO PROAÑO
ELABORADO POR: KATHERINE GUALOTUÑA, PILAR MEDINA,
LADY VÁSQUEZ

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Introducción
Bajo el agua, los buzos y los animales marinos experimentan una fuerza de
flotación o de flotabilidad (𝐹𝐵)que casi equilibra sus pesos (𝑚𝑔) La fuerza de
flotación es igual al peso del volumen de líquido desplazado (principio de
Arquímedes) y surge porque la presión aumenta con la profundidad en el fluido.
Los animales marinos tienen una densidad muy cercana a la del agua, por lo que
sus pesos casi igualan a la fuerza de flotación. Los seres humanos tienen una
densidad ligeramente menor que la del agua, por lo que pueden flotar. Cuando
los líquidos fluyen, ocurren efectos interesantes porque la presión en el fluido es
menor donde la velocidad es mayor (principio de Bernoulli). [1]

3. 3
Presión de un fluido
𝑭 = 𝑷𝑨
𝑷 = 𝝆 𝒉 𝒈
Presión depende de la profundidad
Fuerza es proporcional al área donde se aplica la presión

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Flotabilidad y principio de
Arquímedes

5. 5
Empuje o fuerza de flotación es
la fuerza que ejerce el fluido
sobre el objeto hacia arriba
Su valor corresponde al peso
del volumen del fluido
desplazado por el objeto.
Flotabilidad y principio de Arquímedes

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Flotabilidad y principio de
Arquímedes
¿Por qué flota un objeto? Consideremos la fuerza neta actuando
sobre un cilindro sumergido en un
fluido de densidad 𝝆𝒇.
Las fuerzas 𝑭𝟏 y 𝑭𝟐 se deben a la
presión del agua. La fuerza neta es la
suma de ambas fuerzas:
𝑭𝒏 = 𝑭𝟐 − 𝑭𝟏
= 𝝆𝒇 𝒈 𝒉𝟐 − 𝒉𝟏 𝑨
= 𝝆𝒇 𝒈 𝑽
La fuerza neta actúa hacia arriba. Ésta se llama empuje o fuerza de flotación 𝑭𝑩.

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La fuerza de flotación sobre un cuerpo sumergido en un fluido es
igual al peso del fluido desplazado por el objeto.
Arquímedes (287-212 aC)
Nota: si el objeto está parcialmente sumergido, lo que importa no es el volumen total del objeto
sino el volumen sumergido.
Densidad del fluido
Volumen del objeto
Flotabilidad y principio de Arquímedes
𝑭𝑩 = 𝝆𝒇 𝒈 𝑽

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Flotabilidad: Fuerza Neta
𝑭 = 𝑭𝑩 − 𝑭𝒈
= 𝝆𝒇 𝒈 𝑽𝒔 − 𝝆𝒐 𝒈 𝑽𝒐
𝝆𝒇 − 𝝆𝒐 𝑽𝒐 𝒈 = 𝑴𝒂
Si el cuerpo está totalmente sumergido (𝑽𝒔 = 𝑽𝒐) y no ha llegado a su
posición de equilibrio
Con 𝑽𝒔 siendo el volumen sumergido, 𝑽𝒐 siendo el volumen del objeto,
𝝆𝒇 la densidad del fluido y 𝝆𝒐 la densidad del objeto.
Si 𝝆𝒇 > 𝝆𝒐 el objeto tiene 𝒂 positiva (subirá).
Si 𝝆𝒇 < 𝝆𝒐 el objeto tiene 𝒂 negativa (bajará).

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Flotabilidad: Fuerza Neta
𝑭 = 𝑭𝑩 − 𝑭𝒈
= 𝝆𝒇 𝒈 𝑽𝒔 − 𝝆𝒐 𝒈 𝑽𝒐
Si el cuerpo NO está totalmente
sumergido
𝑽𝒔 ≠ 𝑽𝒐
𝝆𝒇 𝑽𝒔 = 𝝆𝒐 𝑽𝒐
Como el cuerpo flota 𝑎 = 0.

10. Fluidos en movimiento
Hasta ahora hemos considerado fluidos en reposo.
Ahora estudiamos fluidos en movimiento: hidrodinámica.
Hay dos tipos de flujo:
flujo laminar
flujo turbulento

11. EJERCICIOS RESUELTOS

15. EJERCICIO PROPUESTO

16. Icebergs
Los icebergs funcionan también mediante teorías de física. Primeramente el
hielo es menos denso que el agua por lo que ayuda a su flotabilidad. El agua
tiene una temperatura media por lo que el hielo al estar por debajo de 0° su
densidad baja y hace que flote sobre el agua a una temperatura promedio.
Además de que la flotabilidad de los icebergs también se basa en que ocupan
un gran volumen por lo que el empuje que se genera sobre ellos es muy
grande.
Los icebergs solamente tienen una pequeña parte de sus cuerpos completos
expuestos al aire y esto se debe a que este se sumergirá hasta que la fuerza
de empuje y se iguale con la fuerza ejercida por su densidad y su volumen.
APLICACIONES

17. Thanks!
👍
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