¿Un objeto flota más o menos con más o menos gravedad?

Esta puede ser una pregunta estúpida, pero soy un novato en física.

Un objeto menos denso que el agua (o cualquier otro fluido, pero voy a usar agua para este ejemplo) flota normalmente en la Tierra cuando se coloca en el agua. Pero si el objeto se colocara en un lugar hipotético donde no hay gravedad y hay aire, no flotaría sobre el agua. Entonces, si el objeto se colocara en el agua en un planeta con más gravedad que la Tierra, ¿flotaría más o flotaría menos, o flotaría igual que en la Tierra?

¿Flotaría más porque no flota sin gravedad, pero flota con la gravedad de la Tierra, por lo tanto, flotaría aún más con más gravedad?

¿O flotaría menos porque una mayor gravedad empujaría el objeto hacia abajo, por lo que no flotaría tanto?

¿O flotaría exactamente igual que en la Tierra porque los dos escenarios anteriores se anulan entre sí?

EDITAR: Por "flotar más", quiero decir que sube a la superficie del agua más rápido y se necesita más fuerza para empujarlo hacia abajo. Por "flotar menos", quiero decir que sube a la superficie del agua más lentamente y se necesita menos fuerza para empujarlo hacia abajo.

¿Has intentado escribir el equilibrio de fuerzas para ver por qué los cuerpos en la Tierra pueden flotar? ¿Qué pasaría si la magnitud de la constante gravitatoria cambiara?
Un objeto desplaza una masa equivalente de agua. El agua sería más densa bajo una mayor gravedad (todas las demás condiciones son iguales), por lo que depende de si su objeto tiene la misma densidad. Si lo hace, desplazaría menos agua y flotaría mejor.
@JasonGoemaat La pregunta también habla de objetos que se elevan a través del cuerpo del líquido. Un objeto sumergido desplaza un volumen igual de agua; un objeto que flota en la superficie desplaza una masa igual.
Ah, eso fue agregado después de mi comentario, creo. La adición hace que el problema sea mucho más complicado. Creo que la fuerza de flotación sería mayor porque el agua es más densa, pero no estoy seguro de si la densidad del agua afectaría la velocidad de su ascenso cuando está sumergido, lo que también dependería mucho de la forma del objeto.
@JasonGoemaat Buen punto: esa parte se agregó después de su comentario.

Respuestas (5)

El objeto en realidad flotaría exactamente igual para ambos valores de gramo . Dejar V Sea el volumen del cuerpo, d su densidad relativa, y V ′ sea ​​el volumen dentro del agua. Entonces para el equilibrio del cuerpo,

V ⋅ d ⋅ gramo = V ′ ⋅ 1 ⋅ gramo

Asi que, V ′ / V es independiente de la aceleración de la gravedad.

Esto supone que la densidad del agua no es una función de la gravedad: o, más bien, que el agua tiene una densidad uniforme. El agua a mayor presión tiende a ser más densa. Es probable que este efecto sea pequeño y posiblemente superado por la compresión del propio objeto bajo presión.
@Yakk El aumento de la densidad del agua a mayor presión no es una función de g .
@JasonC La presión por pulgada en el agua es una función de g . La presión es, en una primera aproximación, el peso del agua sobre ti (más el aire, etc.).
Esto es bueno. Excepto, por favor, uno que si g = 0 no se aplica y no flotará
No estoy seguro de cómo esto aborda la pregunta del OP. Básicamente, está señalando que, cuando flote sobre el agua, desplazará la misma cantidad de agua que en la Tierra, pero la aclaración de OP dice: "Por" flotar más ", quiero decir que sube a la superficie del agua más rápido, y se necesita más fuerza para empujarlo hacia abajo". - según esa definición es "flotar más". Desplaza la misma cantidad de agua, pero todas las fuerzas involucradas son mayores [con mayor gravedad], al igual que la aceleración de flotación si comienza por debajo del nivel del agua.

Si su objeto es comprimible, como la madera, definitivamente podría no flotar a mayor gravedad. La mayor presión tanto en el agua como en el aire podría comprimir el objeto hasta el punto de que su densidad supere la densidad del agua (que es mucho menos comprimible que las cosas esponjosas como la madera). Este es un punto importante de la trama de la clásica novela de ciencia ficción Mission of Gravity de Hal Clement.

En general, estoy de acuerdo con la respuesta de Amritansh Singhal y el comentario de Yakk, pero me gustaría agregar que, en algunas situaciones, existe otro mecanismo de flotación que depende significativamente del valor de g. Por ejemplo, los zancudos acuáticos ( https://en.wikipedia.org/wiki/Gerridae ) caminan sobre el agua utilizando la tensión superficial para evitar hundirse. En este caso, una g más alta les haría la vida más difícil :-)

Correcto, aunque supongo que es discutible si esto se puede llamar flotar en primer lugar.
@leftaroundabout: puede ser discutible que esto se pueda llamar "flotante", pero también puede ser discutible que esto no se pueda llamar "flotante" :-). Por ejemplo, una de las definiciones de "flotar" en Merriam-Webster es "flotado sobre o en un fluido", y una de las definiciones de "a flote" es "soportado o como si estuviera sobre el agua".

Asumiendo que tanto el agua como el objeto son rígidos e incompresibles (bastante buena aproximación para el agua, puede o no ser tan buena para el objeto) y que podemos ignorar la tensión superficial (buena aproximación para objetos grandes, no tan buena para los pequeños) entonces, en equalibrium, la misma proporción del objeto estará sobre el agua independientemente de la fuerza de la gravedad.

Sin embargo, una gravedad más fuerte significará que las fuerzas involucradas en el estado de no igualdad serán mayores. Esas fuerzas más grandes conducirán a un movimiento más rápido.

¿Podría esto significar que necesita más francobordo para evitar ser inundado? ¿Quizás no, ya que las olas también serán más pequeñas? ¿O tal vez sea así, ya que otras perturbaciones (cargas en movimiento, etc.) seguirán siendo las mismas?

Si sumerges un objeto que flota bajo el agua, subirá a la superficie más lentamente con menor gramo y más rápidamente con mayor gramo . Del mismo modo, los objetos que se hunden se hundirán más rápido con mayor gramo , etc.

La fuerza de flotación es ρ L V gramo dónde ρ L es la densidad del líquido (supuestamente independiente de gramo ) y V es el volumen del objeto. La aceleración neta del objeto sumergido es

a = gramo ( ρ V metro − 1 )
Todo lo que está entre paréntesis en el lado derecho es independiente de gramo . Entonces la aceleración es solo proporcional a gramo , ya sea que el objeto esté flotando o hundiéndose.

Como otros han señalado, ρ L podría en teoría podría depender de gramo , pero este es un efecto pequeño. Lo más probable es que sea más alto gramo conduce a mayor ρ , haciendo que los objetos flotantes se eleven más rápido y los objetos densos se hundan más lentamente.

¿Un objeto flota más o menos con más o menos gravedad?
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