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Flotación y estabilidad: Fuerza de flotación

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Fuerza de flotación

Un objeto en un líquido está sometido a una fuerza de apoyo ascendente llamada fuerza de flotación. A veces esta fuerza puede actuar como una fuerza de restablecimiento para evitar que un objeto flotante se vuelque. Veamos primero la idea general de una fuerza de flotación.

¿Has levantado alguna vez un objeto pesado bajo el agua y lo has llevado a la superficie? Si lo has hecho, es posible que hayas notado que el objeto parecía ser más pesado al sacarlo del agua. Era casi como si el agua ayudara a sostenerlo, siempre que estuviera dentro del agua. Veamos cómo puede pasar eso.

Cuando un objeto está completamente sumergido en agua, el agua ejerce presión contra sus lados, así como contra sus partes superior e inferior. A cualquier profundidad específica, la fuerza del agua que empuja contra los lados del objeto es la misma en todas las direcciones horizontales.

Sin embargo, la fuerza que el agua ejerce sobre la parte superior del objeto no es tan intensa como la fuerza del agua que empuja hacia arriba sobre el fondo del objeto. Esto se debe a que la presión del agua aumenta con la profundidad. La profundidad del agua en la parte superior del objeto es menor que la profundidad del agua en el fondo del objeto. Por lo tanto, la presión del agua que actúa sobre el fondo del objeto es mayor que la presión que el agua ejerce sobre la parte superior.

Fuerza de flotación

En el diagrama anterior, imagina que el objeto con forma de bloque está sumergido en agua. Las flechas horizontales etiquetadas como A representan la presión que el agua ejerce sobre los cuatro lados del objeto. Estas fuerzas son de la misma intensidad porque todas son creadas por la presión del agua a la misma profundidad.

Las flechas etiquetadas como B y C representan la fuerza del agua que ejerce presión hacia abajo sobre la parte superior y sobre el fondo del objeto. C se muestra como un poco más larga que B para indicar que la fuerza del agua que ejerce presión sobre el fondo del objeto es mayor que la fuerza del agua que ejerce presión hacia abajo sobre la parte superior del objeto. La presión de agua en el nivel del fondo del objeto es mayor que en la parte superior del objeto.

La diferencia entre la fuerza B descendente más pequeña y la fuerza C ascendente más grande es una fuerza ascendente neta que se opone a la gravedad. Esta es la fuerza de flotación, que hace que un objeto sumergido en agua parezca menos pesado que cuando está fuera del agua.

Esta fuerza de flotación también es la fuerza de apoyo para un objeto que flota en el agua.