¿Cómo calculo cuánto peso se necesita para hundir una cantidad específica de aire y a qué profundidad se hundirá? Comprender la flotabilidad

comprensión de la flotabilidad

Estoy tratando de entender la flotabilidad, así que creé una pregunta que debería ayudarme mucho. Para mantener esto simple, mi arriba es una foto de un tanque de 20 pies de largo. Cada línea representa 1 pie cúbico, cada una de las cuales contiene 62 lb de agua. Para ser más específicos, este tanque lleno sería: 1' x 1' x 20 ' y contendría un total de 1,240 lb de agua ya que cada línea mide 1' x 1' x 1'.

La pregunta es ¿cómo calculo cuánto peso se necesita para hundir una cantidad específica de aire? Además, ¿cómo calculo cuánto se hundiría considerando los aumentos de presión del agua por profundidad? Me gustaría encontrar la cantidad MÁXIMA de aire que podría hundir con la MENOR cantidad de peso para estar al menos más allá de los 11 pies de profundidad.

Podemos empezar con esta foto de ejemplo donde he hecho la sección de aire un 30% de 1 pie cúbico y el otro 70% es solo de peso. ESTA ES UNA CÁMARA CERRADA que sería:

3,6" x 3,6" x 3,6" = 0,03 pies cúbicos = AIRE (ROSA)

8,4" x 8,4" x 8,4" = 0,07 pies cúbicos = PESO = 43,4 lb (VERDE)

En teoría, esto no sería suficiente aire para siquiera levantar esa cantidad de peso, por lo que asumiría que se hundiría hasta que permaneciera inmóvil debido a la presión del agua a una profundidad específica.

Ignore los detalles verdes en la foto dibujada como se supone que debe decir (43.4 lb o 70 % de la sección).

Respuestas (2)

La flotabilidad realmente no cambia con la profundidad (las diferencias de temperatura del agua pueden cambiar ligeramente su densidad). Una vez que un contenedor sellado pesaba más que el agua que desplazó (flotabilidad negativa), comenzaba a hundirse y se iba al fondo. Si pesa menos que la cantidad de agua que desplazó (flotabilidad positiva), flotará. Entonces, para decidir si su contenedor se hundirá o flotará, encuentre su volumen exterior (esa es la cantidad de agua que desplazará), encuentre el peso de ese volumen de agua, si el peso total del contenedor sellado es más que el peso del mismo volumen de agua, se hundirá hasta el fondo. Si es más ligero que el agua, flotará. La flotabilidad neutra, donde pesa lo mismo que el agua y no se hunde ni flota, es una condición inestable.

Gracias. Corrígeme si me equivoco, pero creo que estás diciendo que incluso un sólido de 1,000 lb flotaría o estaría a punto de hundirse/flotar si fuera un bloque sólido de (2' x 2' x 4') = 16 pie cúbico. Porque ese tamaño exacto desplazaría aproximadamente 1000 libras de agua. ¿Suena bien?
@Rip: no he hecho los cálculos, pero suena bien, 1 cc de agua pesa 1 gramo, por lo que si un recipiente de 1 cc pesa más de 1 gramo se hundirá, menos de 1 gramo flotará
Gracias. ¿Puedo preguntar si dejo caer un peso hundible en un lago que tiene 10,000 pies de profundidad, tocará fondo o eventualmente habrá un punto neutral?
@Rip Se hundiría hasta el fondo, el agua no se comprime significativamente en océanos o lagos, por lo que el desplazamiento permanece igual a diferentes profundidades
Eso plantea una pregunta con respecto al "Principio de Pascal" porque, de ser así, parece que el "buceador cartesiano" se hundiría hasta el fondo sin importar cuán profundo sea. Puedo hacer otra pregunta al respecto en este foro después de buscar más sobre submarinos. Pero ahora que lo pienso, estoy hablando de una cámara abierta con aire en lugar de una cámara cerrada, así que habrá una diferencia.
@Rip: los juguetes de buceo se usan en una botella sellada de agua poco profunda, apretar la botella aumenta la presión y comprime el aire en el buzo para que desplace menos agua y se hunda. Soltar la botella permite que el aire se expanda nuevamente y flote nuevamente, pero si se hundiera lo suficiente en aguas profundas, la presión del agua mantendría el aire comprimido y se hundiría cada vez más rápido. ver en.wikipedia.org/wiki/Cartesian_diver

Si su muestra de aire estuviera en un recipiente abierto en la parte inferior con pesas adicionales adheridas, el hundimiento requeriría que el peso total del aire, el recipiente y las pesas exceda el peso del agua desplazada por los tres. Una vez sumergido, el volumen de aire comenzaría a disminuir y el sistema continuaría hundiéndose. Si el aire estuviera en un recipiente cerrado resistente, se produciría muy poca compresión con un aumento moderado de la profundidad.

Gracias. Corrígeme si me equivoco, pero creo que estás diciendo que incluso un sólido de 1000 lb flotaría o estaría a punto de hundirse/flotar (flotabilidad neutra) si fuera un bloque sólido de (2' x 2' x 4') = 16 pies cúbicos. Porque ese tamaño exacto desplazaría aproximadamente 1000 libras de agua. ¿Suena bien?
¿Cómo calculo cuánto peso se necesita para hundir una cantidad específica de aire y a qué profundidad se hundirá? Comprender la flotabilidad
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v