¿Cuál es la razón básica detrás de la flotabilidad?

1. La razón detrás de la flotabilidad es la diferencia de presión en los fluidos. Más específicamente, la diferencia en la presión hidrostática en diferentes niveles, ya que la presión hidrostática del agua aumenta con la profundidad ($p=\rho gh$donde$h$es la distancia por debajo de la superficie). La parte del cuerpo que está sujeta a una presión hidrostática más alta será empujada más hacia arriba que la parte del cuerpo sujeta a una presión hidrostática más baja será empujada hacia abajo. Además, en el espacio no habría flotabilidad porque no habría gravedad, por lo tanto, no habría diferencia en la presión hidrostática.
2. La respuesta es en realidad A. Dado que, como dijiste, no cae agua debajo del cubo, no habrá fuerza dirigida hacia arriba debido a la presión. El líquido en realidad empujará el cubo hacia abajo, hacia el suelo, por lo que la fuerza en el fondo del recipiente en contacto con el cubo será el peso del cubo + el peso del líquido de arriba.
3. Sí, dado que la razón detrás de la flotabilidad es la diferencia de presión, si no hay agua debajo del cubo, en realidad no habrá fuerza de flotación. El líquido empujará el cubo hacia abajo.
4. Yo diría que el cubo en realidad desplaza el agua (si lo quitaras, el nivel del agua bajaría), pero en este caso tienes razón cuando lo tratas como parte del recipiente, ya que no hay agua debajo. Todo cuerpo sumergido en un fluido desplazará alguna parte de él (porque el fluido estaba allí en primer lugar, cuando sumergiste el cuerpo tenía que ir a alguna parte), pero el principio de Arquímedes dice que la fuerza sobre el cuerpo será igual a la el peso del fluido desplazado sólo es correcto cuando el cuerpo está completamente sumergido en él. En realidad, la derivación de esta ley es bastante simple:

Consideremos un volumen de agua$V$, que tenga la forma de, por ejemplo, una patata. El agua está sujeta a dos fuerzas: su peso y la fuerza de flotación. Como no se mueve, concluimos que la fuerza de flotación es igual al peso de$V$de agua. Ahora, digamos que desplazamos el agua con una papa de la misma forma y volumen.$V$- ocupa exactamente el mismo espacio que el agua comentada. Dado que la fuerza de flotación es el resultado de la diferencia de presión y no depende de ninguna característica del cuerpo, será exactamente igual que con el volumen de agua. Eso es porque la presión alrededor del cuerpo no cambia. Por eso concluimos que la fuerza de flotación es igual al peso del fluido desplazado.

Tu clave de respuesta es incorrecta. La fuerza no se modificará. Cuando el cubo esté completamente sumergido, habrá un peso del líquido encima del cubo que está presionando hacia abajo.

Imagina por un momento que el cubo tiene exactamente la misma densidad que el agua que lo rodea. En ese caso, está claro que a medida que sube el nivel del agua, aumentará la presión en el fondo del recipiente. No será diferente cuando el cubo esté hecho de hierro.

Ahora, cuando el nivel del agua aún no ha llegado a la parte superior del cubo, la pregunta es más interesante. Si las paredes del cubo son completamente verticales y ningún líquido puede penetrar en el espacio debajo del cubo, entonces no habrá fuerza neta sobre el cubo debido al agua.

Esto llega al corazón de tu pregunta. La flotabilidad es causada por una diferencia de presión entre la superficie del objeto que mira (parcialmente) hacia arriba o hacia abajo. Cuando divides un objeto en columnas infinitesimalmente angostas, cada columna tiene un área$dA$y longitud$\ell$entonces la fuerza sobre ese elemento debido a la presión del líquido (dado que la presión aumenta con la profundidad a medida que$\rho g h$) es$\ell dA \rho g$. Y cuando integras eso sobre todo el objeto, la respuesta es el volumen del objeto ($\int \ell dA$) multiplicado por el peso de la unidad de volumen de líquido$\rho g$- dando la relación familiar "Peso del líquido desplazado".

Tenga en cuenta que cuando la parte inferior está sellada, las paredes laterales no verticales generarán cierta fuerza (reducida), ya sea hacia arriba o hacia abajo, dependerá del ángulo.

1. B es correcto. NO importa dónde está el objeto en el fluido, solo cuánto volumen se encuentra debajo de la superficie del líquido que = el "Volumen" del fluido que se desplaza (a menos que la densidad cambie a diferentes profundidades, entonces la fuerza aumentará en mayor densidad zonas y viceversa).

2. La fuerza de flotación no es el resultado de las diferencias de presión, sino de la densidad. Por ejemplo, el helio flota en el aire debido a una fuerza de flotación entre el aire más denso y el helio menos denso. Una mejor manera de ver esta fuerza de flotación es no pensar en ella necesariamente como una fuerza que empuja hacia arriba, sino más bien como una fuerza que empuja cosas más pesadas hacia abajo porque la atracción gravitacional por molécula es mayor en una sustancia más densa.

3. El bloque de plomo desplaza el agua. Como todo el bloque se sumerge, el volumen que se desplaza es igual al volumen del bloque. La fuerza de flotación resultante es igual a la masa*aceleración gravitatoria, que probablemente sea bastante insignificante en comparación con el peso del plomo.

   Ponga una escama bajo el agua o una escama de pez o simplemente un resorte y vea qué sucede. ¿Las rocas o cualquier cosa se vuelven más pesadas a medida que se hunden hasta el fondo?

No uses cantidad personas, cantidad no especifica ninguna unidad y resulta que hacen la diferencia.