Si tenemos un objeto flotante, por el bien de esta pregunta, digamos que es un cilindro, de 1" de diámetro y 4" de largo. Este cilindro está completamente sellado para que no pueda entrar líquido y lo tenemos dispuesto en forma vertical. Además, supongamos que tiene poco peso (lo que significa que está hueco y vacío y que el único peso es el material del que está hecho, como un flotador).
Con esa configuración visual, la pregunta es, imagina que tengo una tina de agua profunda. Cuando empiezo a sumergir este flotador pero empujando hacia abajo en la parte superior, sé que se necesitará más fuerza empujando hacia abajo para sumergirlo cuanto más profundice. Entonces, si solo se sumergen los primeros 1 ", se necesitaría menos fuerza en la parte superior que si me sumergiera a 2". Eso es correcto, ¿verdad?
Ahora, para seguir con eso, una vez que el artículo está completamente sumergido (en este caso, las cuatro pulgadas están bajo el agua), ¿la fuerza requerida alcanza el máximo y se vuelve consistente? En otras palabras, si lo sostengo 8 pulgadas bajo el agua en lugar de 16 pulgadas bajo el agua, ¿se necesitaría la misma cantidad de fuerza ahora que estoy completamente sumergido?
¡Gracias!
La fuerza requerida para empujar algo bajo el agua se puede encontrar a partir del principio de Arquímedes:
Dónde es la fuerza de flotación, es la densidad del agua (1g/ml), es el volumen del agua desplazada, y es la gravedad La clave aquí es .
Si se empuja el cilindro hasta la mitad bajo el agua, entonces el volumen de agua desplazado es igual a la mitad del volumen del cilindro. Si se empuja completamente bajo el agua, entonces el volumen de agua desplazado es igual al volumen del cilindro, y así sucesivamente. (Supongamos que este cilindro es rígido y no se arrugará por la presión del agua) Siempre que el cilindro esté completamente sumergido, el volumen de agua desplazado no cambia, por lo que la fuerza de flotación no cambia, sin importar qué tan profundo sea .
Entonces, en conclusión, sí, a medida que el cilindro se profundiza, la fuerza requerida para empujarlo hacia abajo aumenta hasta que se sumerge por completo. En ese punto, no requiere ninguna fuerza adicional para empujar hacia abajo cuanto más avanza.
Frobenius