Principio de Arquímedes
El principio de Arquímedes establece que un cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido recibe un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido que desplaza. Permite explicar tanto la flotación de barcos como el empuje que actúa sobre objetos que se hunden: recibir un empuje no significa necesariamente flotar.[1]
Origen del empuje
En un fluido en reposo, la presión aumenta con la profundidad. Las fuerzas que actúan sobre las partes inferiores de un objeto son, por ello, mayores que las ejercidas sobre las superiores. La resultante vertical es el empuje. El principio se aplica a líquidos y gases; el aire también ejerce una fuerza de flotación.[1]
Flotación y forma
Un barco puede flotar aunque esté construido con metal porque su casco hueco permite desplazar un volumen de agua suficiente para sostener su peso y el de la carga. El volumen desplazado corresponde a la parte sumergida, no al volumen total del barco. La estabilidad exige además considerar cómo se reparte la carga y si entra agua en el casco.[2]
Explicación sencilla
Sirve para calcular cuánto «sostiene» el agua a un objeto. Para un fluido de densidad uniforme y en equilibrio hidrostático:
E = ρ · g · V.
Aquí E es el empuje en newtons (N), ρ la densidad del fluido en kilogramos por metro cúbico (kg/m³), g la aceleración de la gravedad en metros por segundo al cuadrado (m/s²) y V el volumen de fluido desplazado en metros cúbicos (m³). La fórmula expresa el peso del fluido desplazado.[1]
Ejemplo idealizado: un objeto desplaza 2 litros de agua, cuya densidad se aproxima a 1000 kg/m³.
- Convertimos: 2 L = 0,002 m³.
- Adoptamos g = 9,81 m/s².
- Calculamos: E = 1000 × 9,81 × 0,002 = 19,62 N.
Ese resultado es el empuje, no la masa del objeto. Para decidir si puede mantenerse flotando hay que compararlo con su peso y considerar el volumen que puede desplazar antes de quedar sumergido o admitir agua. Las cifras son un ejemplo de cálculo, no una medición experimental.[1][2]
Aplicaciones y límites
El diseño naval utiliza la flotación junto a otros criterios, como la estabilidad y la resistencia al movimiento. Los experimentos con pequeños barcos de lámina muestran que cambiar la forma modifica el volumen desplazable y la carga soportada. La relación hidrostática no describe por sí sola el movimiento entre olas, las corrientes ni todos los factores que afectan a una embarcación.[2]
Fuentes consultadas y alcance
Manual universitario y recurso educativo de una agencia científica independiente, usados como fuentes secundarias. La redacción y el ejemplo numérico son propios; no se reproducen ilustraciones del manual. El ejemplo supone agua de densidad uniforme y condiciones hidrostáticas.
- William Moebs, Samuel J. Ling y Jeff Sanny, OpenStax. University Physics Volume 1, sección 14.4, «Archimedes’ Principle and Buoyancy». Consulta en línea.
- NOAA, Office of Education. «Build a boat». Consulta en línea.
Referencias
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 William Moebs, Samuel J. Ling y Jeff Sanny, OpenStax. University Physics Volume 1, sección 14.4, «Archimedes’ Principle and Buoyancy». Texto consultado. Consulta: 3 de noviembre de 2026.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 NOAA, Office of Education. «Build a boat». Texto consultado. Consulta: 3 de noviembre de 2026.