¿Por qué nos sentimos más ligeros en el agua? » ABC de la ciencia

La fuerza de flotación actúa sobre nuestros cuerpos cuando estamos sumergidos, haciéndonos sentir más ligeros.

¿Alguna vez ha estado completamente sumergido en un fluido? Si eres alguien a quien le gusta nadar, esa respuesta debería ser obvia. Curiosamente, hay quienes afirman no haber tenido nunca tales experiencias. Están equivocados… pero llegaremos a eso un poco más tarde.

Sin embargo, es una observación común que los objetos se sienten más ligeros en el agua. Si no está familiarizado con la sensación, sumerja su mano en un cubo de agua y siéntala usted mismo.

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¿Por qué nos sentimos más ligeros en el agua? (Crédito de la foto: Naturaleza maravillosa/Shutterstock)

¿Qué entiendes por peso?

El peso no es solo el número en una balanza; es una medida de la fuerza con la que la gravedad atrae a la masa.

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Peso (Crédito de la foto: Suki Leung/Shutterstock)

Todos hemos visto películas de personas en la luna saltando desde el suelo o pateando grandes rocas sin esfuerzo. Esto indica claramente que el valor del peso puede cambiar, incluso cuando la masa permanece constante. Aquí, el valor de la constante gravitatoria cambia, por lo que cambia el peso del cuerpo.

Sin embargo, no estamos hablando de nadar en la luna. No nos sentimos más ligeros en el agua por las mismas razones por las que nos sentiríamos más ligeros en la luna.

Hay una fuerza que actúa contra la gravedad cuando un cuerpo se sumerge en el agua, que es lo que nos hace sentir más ligeros. La fuerza de flotación es esta fuerza hacia arriba que actúa contra la gravedad.

Independientemente de lo familiarizado que esté con la fuerza de flotación, es posible que haya escuchado la historia del científico corriendo desnudo por las calles de Grecia gritando: “¡Eureka!” En el centro de la historia hay un principio científico conocido como el principio de Arquímedes.

Historia del Principio de Arquímedes

Los orígenes del principio de Arquímedes se encuentran en la historia de un antiguo gobernante que encargó una corona de oro a su orfebre. El orfebre hizo la corona, como ordenó su rey, pero el rey sospechaba de la pureza del oro usado en la corona. No había métodos para verificar tal pureza en ese momento.

Por lo tanto, el rey encargó al científico local Arquímedes que resolviera el problema sin dañar la corona.

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Arquímedes (Crédito de la foto: German Vizulis/Shutterstock)

Arquímedes decidió deliberar sobre el tema, pero más tarde, cuando fue a bañarse, notó que al entrar en la tina se le salía agua. La cantidad de esta agua parecía ser proporcional a su volumen sumergido.

El científico pensó que podría usar este conocimiento para comparar la corona con una cantidad de oro del mismo peso. Por lo tanto, pudo averiguar si el oro era verdaderamente puro.

Según cuenta la historia, estaba tan abrumado por su propia revelación que corrió desnudo por las calles hacia el rey, gritando “¡Eureka!” No sabemos qué tan real es esa historia, pero el principio sigue en pie.

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Flotabilidad y peso aparente

El principio de Arquímedes establece que la fuerza de flotación ascendente ejercida sobre un cuerpo parcial o totalmente sumergido es igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo. Matemáticamente, este es el producto de la densidad, el volumen del fluido desplazado y el valor de la constante gravitacional.

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Flotabilidad (Crédito de la foto: Designua/Shutterstock)

Sin embargo, queda una pregunta más pendiente… ¿por qué existe una fuerza ascendente? ¿Qué lo causa?

Para entender eso, profundicemos un poco en la estática de fluidos. La presión en un fluido varía linealmente con la profundidad. Esto significa que la fuerza de presión que actúa sobre un cuerpo sumergido es menor que la fuerza de presión que actúa en el fondo del cuerpo. Por lo tanto, las fuerzas están desequilibradas y obtenemos una fuerza neta que actúa hacia arriba.

Peso aparente

Ahora, hemos presentado suficientes teoremas, ecuaciones e incluso historias obscenas para comprender nuestro dilema original. Cuando un cuerpo se sumerge en un fluido, la fuerza de flotación actúa en dirección opuesta al peso. Lo que sentimos es la resultante de estas dos fuerzas, que es la fuerza de flotación restada del peso real, igualando el peso aparente.

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Peso aparente: el peso que se muestra en la escala disminuye a medida que el objeto se sumerge más. (Crédito de la foto: Fouad A. Saad/Shutterstock)

El concepto de peso aparente se vuelve aún más interesante si piensas que ya estás ahogado en un océano de aire, que también es un fluido. El peso que sientes cada minuto también es peso aparente. Ahora sabe la respuesta si alguien le pregunta si ha estado completamente sumergido en un fluido.

La flotabilidad es también la razón por la cual las cosas flotan en el agua. Así es como podemos subirnos a los barcos y viajar seguros por el mar.

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Cómo flota un barco. (Crédito de la foto: udaix/Shutterstock)

Otro punto fascinante a tener en cuenta es que la fuerza de flotabilidad varía con la densidad. En fluidos como el mercurio, las cosas se comportarán incluso más ligeras que en el agua. También puede dar un paseo alucinante en un globo aerostático gracias a la fuerza de flotación.

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Un globo aerostático. (Crédito de la foto: acciones comerciales/Shutterstock)

Intente jugar con esta interesante simulación que muestra cómo los diferentes factores afectan la flotabilidad y el peso aparente de un cuerpo sumergido.

Conclusión

Incluso la observación más pequeña, como derramar agua después de sumergir algo en ella, puede llevar a conclusiones significativas. Es posible que haya estado bañándose tranquilamente en la piscina cuando se le ocurrió una pregunta que lo llevó a este artículo. Y aquí descubrió que se siente más ligero en el agua debido a la flotabilidad y su peso aparente.

También puede sacar otra lección de esto. Si descubres algo mientras te bañas, trata de acordarte de ponerte algo de ropa antes de correr a contárselo a tus amigos, ¡no sea que tu vergüenza quede grabada para siempre en la historia!

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