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martes, 21 agosto 2018 español
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¿Cómo Funciona AulaFácil?

¿Por qué flota un barco?

Simplemente porque 1m3 de barco pesa menos que 1m3 de agua.

¿Verdad que suena un poco raro?

Sabemos que un barco, de momento, lo hacen con planchas de acero. Si llenas de agua el lavabo de tu casa y depositas el trocito de acero sobre el agua, inmediatamente se va al fondo. Sin embargo un barco de carga:

termo e hidro

El petrolero de la foto construido con muchas toneladas de acero flotaba y además podía transportar (ya no navega) 500 mil toneladas de petróleo.

No pierdas de vista a este petrolero porque, si quieres tener las ideas claras (las que están a medias valen poco o nada) te vas a construir un petrolero casero.

Seguramente tienes en tu casa papel de aluminio:

termo e hidro

Te basta un trozo cuadrangular de 30cm de lado.

Llena un vaso con agua.

Corta un trocito de 2 o 3 cm de largo y 2 de ancho, más o menos, y deposítalo sobre el agua y con un dedo empújalo hacia el fondo y se hundirá.

Muy sencillo hasta ahora. Se hunde porque la densidad del agua es de 1kg/dm3 y la densidad del aluminio 2,7kg/dm3.

Para que no se hunda un cuerpo es preciso que tenga menor densidad que el agua, de este modo el cuerpo flota.

Con el trozo de papel de aluminio de 30cm de lado te vas a construir un “petrolero” que navegue por el lavabo de tu casa.

Mira el dibujo siguiente y dobla el papel de aluminio por las líneas en rojo:

temo e hidro

1.- Dobla por una diagonal.

2 y 3.- Dobla hacia adentro las puntas señaladas.

4 y 5.- Dobla hacia abajo las puntas por la línea de puntos cada una hacia un lado.

6.- Ancha el recipiente que te ha quedado:

termo e hidro

Ahora, con el lavabo lleno de agua verás que el “barco” no se hunde, incluso, aunque viertas dentro de él una pequeña cantidad de agua.

Sencillamente que al trozo cuadrado de aluminio de 30cm de lado le has dado una forma.

Suponiendo que este papel de aluminio tenga 1mm de grueso, el trozo tendrá un volumen de: 

termo e hidro

Si lo transformamos en volumen (en un “barco”) sus medidas, más o menos, serían parecidas a las de un tronco de cono de radio mayor 10cm y 3 de radio menor. La altura 11cm (todas son medidas aproximadas):

 termo e hidro

Parece imposible que hayamos pasado de 0,9cm3 a 1600 cm3 (redondeando).

El trozo del papel de aluminio hemos calculado que tiene 2,43g y ahora, este peso corresponde a un volumen de 1601,16 cm3 lo que significa que 1cm3 de “barco de papel de aluminio” pesa:

termo e hidro

Si 1cm3 de agua pesa 1g nuestro “barco de papel de aluminio” 0,0015g no le queda más remedio que flotar y además podrá llevar una pequeña carga porque al desplazar 1600 cm3 de agua (que es lo que equivale al empuje, todavía admite una carga de algo más de 1400g).

En el caso del petrolero de la fotografía, el agua que desplazaba era de más de 647.000 toneladas cuando estaba cargado y 83.192 toneladas cuando estaba vacío.

Piensa en el enorme empuje que recibe por la cantidad de agua que desplaza cuando está cargado.

En las fotos siguientes puedes apreciarlo vacío y cargado:

 

termo e hidro

Su longitud es de 458m y la altura casi 70m. Cuando está completamente cargado se hunde 25m. Estas medidas le impedían pasar por el Canal de la Mancha, Panamá y Suez.

4.43 Una bola de acero de 8cm de radio se introduce en un recipiente con agua. ¿Cuánto pesa dentro del agua si la densidad del acero es de 7,85kg/dm3?

Respuesta:14690,925g

Solución

Calculamos su volumen de la bola para saber el agua que desplaza:

termo e hidro

Peso de la bola fuera del agua:

termo e hidro

Peso del agua que desaloja:

termo e hidro

Empuje que hace el agua a la bola:

termo e hidro

Peso de la bola dentro del agua:

termo e hidro

4.44 Un objeto pesa 1,94kg y dentro del agua 1,74kg. ¿Cuánto vale su densidad?

Respuesta: 9,7k/dm3

Solución

Calculamos su volumen sabiendo que el empuje equivale al peso del agua desalojada que depende de su volumen.

termo e hidro

El volumen del objeto equivale al volumen del agua desalojada. Ha desalojado 0,2kg y como la densidad del agua es de 1kg/dm3 significa que el objeto tiene un volumen de 0,2dm3.

Conocemos su peso = 1,94kg y su volumen = 0,2 dm3, la densidad será:

termo e hidro

4.45 Un objeto de forma cúbica de 2dm de arista al introducirlo en el agua ¿cuántos N de fuerza de empuje recibe?

Respuesta: 78,4N

El volumen de esta pieza es termo e hidro.

El volumen del agua desalojada es la misma.

El peso de esta agua es: termo e hidro 

Este peso en N es: termo e hidro

Como el peso del volumen del agua desalojada equivale al empuje también será éste su valor.

 

4.46 Un cuerpo medido su peso con un dinamómetro nos señalan 100N y dentro del agua 80N.

¿Cuánto valen su densidad y su volumen?

Respuestas: y 2,04dm3

Solución

Calculamos en primer lugar su peso en kg fuera del agua:

termo e hidro

Calculamos en primer lugar su peso en kg fuera del agua:

termo e hidro

La diferencia equivale al empuje: 10,2 – 8,16 = 2,04kg

Como el fluido desalojado es el agua significa que el volumen del cuerpo equivale al volumen del agua desalojada que por tener el valor 1 de densidad significa que este cuerpo tiene un volumen de 2,04dm3.

Si fuera del agua pesa 10,2kg y tiene un volumen de 2,04dm3 su densidad es: 

termo e hidro

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