¿Qué propiedad de los objetos les permite flotar?

En realidad, la respuesta es un poco más sutil que solo la densidad. El principio que está detrás de los objetos flotantes es el principio de Arquímedes :

Un fluido (líquido o gas) ejerce una fuerza de flotación, opuesta a la gravedad aparente (es decir, gravedad + aceleración del fluido) sobre un objeto sumergido que es igual al peso del fluido desplazado.

Por lo tanto, si tiene un objeto completamente sumergido en un fluido, la fuerza total que siente está dada por (el signo positivo significa hacia abajo):

Así, si la densidad media del objeto es menor que la del agua, flota. Si el objeto está parcialmente sumergido, para calcular la fuerza de flotación, debe considerar solo el volumen sumergido y su densidad promedio:

Tenga en cuenta que cuando estaba hablando de densidad, estaba hablando de la densidad promedio del objeto. Esa es su masa total dividida por su volumen. Así, un barco, aunque esté hecho de hierro de alta densidad, está lleno de aire. Ese aire bajará la densidad media, ya que aumentará considerablemente el volumen manteniendo el peso casi constante.

Si quieres entender esto mejor, puedes probar el siguiente problema :)

¿Cuál es la altura que un cubo de hielo de lado L flota en el agua?

DENSIDAD

Se debe a las densidades del objeto que flota y del líquido en el que flota.

Si un objeto tiene una densidad inferior a la de un fluido, flotará; de lo contrario, se hundirá.

Debe tenerse en cuenta la densidad de todo el objeto [masa/volumen] y no solo la densidad del material del que está compuesto.

1. Un barco hecho de hierro flota en el mar porque la densidad del barco, es decir, la masa del barco/volumen del barco es menor que la del agua. Aquí, aunque la densidad del hierro es mayor que el agua, el hueco del barco hace que su volumen sea grande, por lo tanto, la densidad del "barco" es menor que la del agua.

2. En el mar muerto tú y yo podemos flotar.

3. En mercurio flotan clavos de hierro.

Un objeto flota si su empuje hacia arriba (flotabilidad) está en equilibrio con su fuerza gravitatoria hacia abajo.

En otras palabras (como se indica en la página wiki ),

(donde todas las constantes se explican por sí mismas).

Claramente entonces, las propiedades del objeto que determinan si/cómo flota son su masa y volumen. Más específicamente, es la relación entre los dos; la densidad del objeto (considerando el volumen encerrado , es decir, que el agua no puede entrar), debe ser inferior a la densidad del agua$\rho_f$para que flote.

Tenga en cuenta también que es la función de densidad (cómo varía espacialmente la densidad del objeto) la que determina qué y la forma del objeto determina exactamente cómo flota el objeto (por ejemplo, la línea de flotación). Sin embargo, esto no es necesario solo para determinar si flota.

El único parámetro que importa es la densidad: la relación entre el peso y el volumen.

Si la densidad es mayor que el medio circundante (digamos agua, cuya densidad es de 1000 kg/m³) se hundirá y flotará si la densidad es menor (tienes la especial donde ambos son iguales).

Los objetos flotan debido al principio de Arquímedes: básicamente, y bajo alguna hipótesis, existe una fuerza, dirigida hacia arriba, igual en magnitud al peso del volumen de agua desplazada (el volumen de agua que ocupa la parte sumergida del cuerpo). Este peso es igual a g * V * densidad. La otra fuerza que actúa sobre el objeto es su propio peso: g * V * densidad del objeto.

Luego recuperas la regla sobre las densidades.

En los casos más comunes, se basa en la densidad. Un objeto que sea más denso que el líquido se hundirá y uno que sea menos denso flotará.

Para entrar en un poco más de detalle: cuando un objeto se coloca en un líquido, el líquido ejerce una fuerza hacia arriba sobre él, llamada fuerza de flotación . Esta fuerza es igual en magnitud al peso del líquido desplazado por el objeto, es decir, la cantidad de líquido que llenaría el volumen sumergido del objeto. (Puedo proporcionar más detalles matemáticos si lo desea, o simplemente mire el artículo de Wikipedia vinculado)

Ahora, suponga que el objeto está completamente sumergido.

• Si el objeto es más denso que el líquido, el peso del líquido que llenaría el volumen del objeto será menor que el peso del objeto. Entonces, la fuerza de flotación, que actúa hacia arriba, no es lo suficientemente fuerte para contrarrestar el peso del objeto, y el objeto se hunde.

• Si el líquido es más denso que el objeto, el peso del líquido que llenaría el volumen del objeto es mayor que el peso del objeto, y la fuerza de flotación es lo suficientemente fuerte como para superar el peso y levantar el objeto. Pero a medida que el objeto se eleva, eventualmente comienza a salir del líquido, su volumen sumergido se vuelve menor y, a su vez, la fuerza de flotación se vuelve menor. En algún momento, la fuerza de flotación disminuirá hasta ser igual al peso del objeto, y luego el objeto dejará de elevarse; simplemente flotará allí, a ese nivel.

Un objeto flota cuando recibe suficiente empuje del agua para compensar su peso. El empuje es igual al peso del agua desplazada.

En otras palabras: los objetos con una forma particularmente buena para alejar el agua (como los objetos con forma de barco) pueden pesar más y seguir flotando; los objetos con una mala forma (como las esferas) pueden pesar menos y seguir flotando.

Para resolver cualquier problema mecánico como este, solo necesita considerar las fuerzas que actúan sobre un objeto. En este caso, hay dos fuerzas relevantes en el bote: su peso (tirando hacia abajo) y la fuerza de flotación (empujando hacia arriba). La fuerza de flotación sobre un barco es igual al peso del agua que desplaza (ver: principio de Arquímedes ). A medida que el bote se hunde más en el agua, se desplaza más y más agua, hasta que el peso del agua desplazada es igual al peso del bote y se logra el equilibrio, y el bote flota a ese nivel.

No hay propiedades de un objeto que hagan que uno flote y otro no. Si algo flota o no se determina comparando su peso en el aire con el peso del agua que desplaza. Si el agua desplazada pesa más, el objeto flota.

El agua que llenaría el agujero en forma de bote en el agua pesa más que el bote mismo. Esa agua desplazada se elevó por encima de su lugar de descanso normal y digamos que toda esa agua levantada pesa 1000#. Digamos que el bote pesa 600#. 1000 libras de agua elevada quieren volver a caer y nivelarse, expulsando ese bote (no importa cómo tenga forma). Así que hay 1000 libras empujando contra el bote y 600 libras de bote empujando hacia abajo. El barco pierde la batalla y flota.

Digamos que una bola de bolos podría llenarse con 1 galón de agua si fuera hueca, pero la bola es normal y pesa 15 libras. Cuando pones la pelota en el agua y se elevan 8,3# (1 galón) de agua en el lago, el océano o la cubeta. Pero la bola pesa más que el agua desplazada por 6.7# y aun así se hunde dejando el agua elevada. (La pelota pesaría 6,7 ​​# bajo el agua porque la fuerza del agua de 8,3 # empujaría hacia arriba compensando la fuerza hacia abajo de 15 #).

Debido a que el agua se expande cuando se congela, el hielo ocupa más espacio que el agua que lo compone. Por tanto, el agua desplazada por el hielo pesa más que el hielo, y el hielo flota.

Como puede ver, la razón por la que cualquier cosa flota es, en última instancia, la gravedad. La gravedad del fluido desplazado tratando de volver a caer y recuperar su espacio original. No existe tal cosa como "flotabilidad", aunque he escuchado a profesores del MIT usar el término.

texto fuerte Tome el peso (masa) del objeto y divídalo por el volumen del mismo. Si el número que obtienes es menor que uno, la cosa flotará. Si el número es más de uno, se hunde. Tome una lámina de cobre de 8" por 8" de cualquier grosor. Déjelo caer en el agua y se hundirá. Sácalo y haz un cuenco con él. (Golpearlo con un martillo de bolas en el centro mientras se coloca sobre suelo blando (tierra) para hacer el bol). Ahora baje suavemente el recipiente sobre el agua. Flotará.