Principios Físicos: Arquímedes y Pascal, Resúmenes de Física Clásica

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Principio de Arquímedes

y

Principio de Pascal

Principio de Arquímedes

El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que: «Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja». Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y se mide en newtons (en el SIU). El principio de Arquímedes se formula asi: E =mg= ρf g V Donde E es el empuje , ρ f es la densidad del fluido, V el «volumen de fluido desplazado» por algún cuerpo sumergido parcial o totalmente en el mismo, g la aceleración de la gravedad y m la masa, de este modo, el empuje depende de la densidad del fluido, del volumen del cuerpo y de la gravedad existente en ese lugar. El empuje ( en condiciones normales y descrito de modo simplificado ) actúa verticalmente hacia arriba y está aplicado en el centro de gravedad del fluido desalojado por el cuerpo.

Ejemplo del Principio de Arquímedes: El

volumen adicional en la segunda probeta

corresponde al volumen desplazado por el

sólido sumergido (que naturalmente coincide

con el volumen del sólido).

Flotabilidad

Para que un cuerpo flote tienen que estar en equilibrio las fuerzas gravitatorias con las fuerzas de flotación o empuje.

El experimento de

Arquímedes

• Una de las anécdotas más conocidas sobre Arquímedes

cuenta cómo inventó un método para determinar el

volumen de un objeto con una forma irregular. De

acuerdo con Vitruvio, Hierón II ordenó la fabricación de

una nueva corona con forma de corona triunfal, y le

pidió a Arquímedes determinar si la corona estaba

hecha sólo de oro o si, por el contrario, un orfebre

deshonesto le había agregado plata en su realización.[

Arquímedes tenía que resolver el problema sin dañar la

corona, así que no podía fundirla y convertirla en un

cuerpo regular para calcular su masa y volumen, a

partir de ahí, su densidad. Mientras tomaba un baño,

notó que el nivel de agua subía en la bañera cuando

entraba, y así se dio cuenta de que ese efecto podría

ser usado para determinar el volumen de la corona.

Debido a que el agua no se puede comprimir, la corona,

al ser sumergida, desplazaría una cantidad de agua

igual a su propio volumen. Al dividir el peso de la

corona por el volumen de agua desplazada se podría

obtener la densidad de la corona. La densidad de la

corona sería menor que la densidad del oro si otros

metales menos densos le hubieran sido añadidos.

Cuando Arquímedes, durante el baño, se dio cuenta del

descubrimiento, se dice que salió corriendo desnudo

por las calles, y que estaba tan emocionado por su

hallazgo que olvidó vestirse. Según el relato, en la calle

gritaba "¡Eureka!" (en griego antiguo: "εὕρηκα" que

significa "¡Lo he encontrado!")

Es posible que Arquímedes

empleara su principio de

flotabilidad para determinar

si la corona dorada era

menos densa que el oro

puro

Principio de Pascal y

presión hidrostática

El principio de Pascal puede ser

interpretado como una consecuencia

de la ecuación fundamental de la

hidrostática y del carácter altamente

incompresible de los líquidos. En esta

clase de fluidos la densidad es

prácticamente constante, de modo

que de acuerdo con la ecuación:

Ph= Pe h = ρgh

En donde :

Ph = presión hidrostática.

Pe = peso específico.

ρ= densidad ; g = aceleración de la

gravedad

La presión en el interior del fluido es

función de la profundidad y del peso

específico del fluido.

A mayor profundidad en un fluido

mayor será la presión hidrostática.

El principio de Pascal y los

manómetros

El principio de Pascal ha

servido para construir

manómetros en U. Se basan

en el equilibrio de fuerza que

debe existir cuando un fluido

está en reposo. Además a la

misma altura en el interior de

un fluido debe existir la

misma presión.

Aplicaciones del principio

de Pascal.

Las leyes de la mecánica de fluidos pueden observarse en muchas situaciones cotidianas. Por ejemplo, la presión ejercida por el agua en el fondo de un estanque es igual que la ejercida por el agua en el fondo de un tubo estrecho, siempre que la profundidad sea la misma. En un sifón , la fuerza hidrostática hace que el agua fluya hacia arriba por encima del borde hasta que se vacíe el cubo o se interrumpa la succión. Todos los gatos hidráulicos utilizan el principio de Pascal, desde los de botella hasta los que ves en las llanteras que son utilizados para levantar coches completos. Los aviones usan el principio de Pascal en muchos puntos, de modo que aseguren que a nadie le falte aire a 10,000 metros de altura; para el wc; el tren de aterrizaje; etc. Los submarinos utilizan el principio de Pascal para ascender y descender.

Fin