Acerca de este experimento
Cuelga un bloque de una balanza de resorte y bájalo dentro de un recipiente de rebose. A medida que el bloque se sumerge, la lectura de la balanza disminuye y el líquido se derrama en el vaso colector. La pérdida de peso indicada por la balanza siempre equivale al peso del líquido que hay en el vaso: ese es el principio de Arquímedes. Cambia el material, el líquido y el tamaño del bloque para descubrir qué hace que los objetos floten o se hundan.
Objetivos de aprendizaje
- Mide la fuerza de flotación como la diferencia entre el peso en el aire y la lectura de la balanza en el líquido
- Demuestra que la fuerza de flotación es igual al peso del líquido desplazado
- Descubre que la fuerza de flotación aumenta con el volumen sumergido, pero no con la profundidad una vez que el bloque está completamente sumergido
- Predice si el bloque flotará o se hundirá comparando su densidad con la del líquido.
Cómo usarlo
- 1Con el bloque de aluminio en el aire, lee su peso en la balanza de resorte.
- 2Arrastra el bloque hacia abajo en pequeños pasos y observa la lectura de la balanza, la fuerza de flotación y el vaso recolector.
- 3Sigue bajándolo cuando esté completamente sumergido. Observa qué fuerza permanece constante en la gráfica.
- 4Prueba con madera y cera en distintos líquidos y encuentra la profundidad a la que la cuerda queda floja y el bloque flota.
El modelo
Supuestos
- El bloque es un cubo macizo de densidad uniforme y permanece nivelado al sumergirse.
- El recipiente de rebose permanece lleno hasta el pico, por lo que el vaso recolector contiene exactamente el líquido desplazado por el bloque.
- El líquido está en reposo y tiene la misma densidad a cualquier profundidad. Se ignora la tensión superficial.
- La cuerda y el gancho de la balanza no tienen masa, y g = 9,8 N/kg.
Pruébalo en clase
- Q1El bloque de aluminio pesa 13,2 N en el aire y 8,3 N en el agua. ¿Qué volumen de agua desplaza?
- Q2¿Por qué deja de cambiar la lectura de la báscula cuando el bloque está completamente bajo la superficie?
- Q3La cera flota en el agua, pero se hunde en etanol. Explica por qué usando las densidades.
- Q4El acrílico se hunde en agua, pero flota en agua salada. ¿Qué parte queda por encima de la superficie?
Preguntas frecuentes
¿Experimenta un objeto situado a mayor profundidad una fuerza de flotación mayor?
No. La presión aumenta con la profundidad, pero también aumenta la presión sobre la cara superior. La diferencia entre las fuerzas de presión sobre las caras superior e inferior permanece igual, por lo que un objeto completamente sumergido experimenta la misma fuerza de flotación a cualquier profundidad.
¿Por qué flota un barco pesado de acero?
Su casco encierra un gran volumen de aire, por lo que la densidad media del barco es menor que la del agua. Se hunde hasta desplazar una cantidad de agua cuyo peso es igual al suyo.
¿Cambia la masa del bloque la fuerza de flotación?
No. La fuerza de flotación depende únicamente del volumen sumergido y de la densidad del líquido. La masa solo determina si esa fuerza es suficiente para mantener el bloque a flote.