Flotabilidad

María y Sofía están nadando en el mar. ¡Sofía, sujétame mientras trato de flotar en la superficie! ¡No puedo! Eres más grande que yo. Inténtalo. ¡Guau, qué poco pesas! ¡Eso es porque el agua te está ayudando, Sofía! Todo tiene que ver con las fuerzas. Cuando María está de pie en la playa, la fuerza gravitatoria la atrae hacia la Tierra, y evita que flote hacia arriba.

Cuanto más pesada es María, más fuerte será esta fuerza. La fuerza gravitacional es mayor que la fuerza que Sofía puede producir, por lo que no puede levantar a María cuando ambas están de pie en la playa. Cuando María está en el mar, la fuerza gravitatoria sigue actuando sobre ella. Entonces, ¿por qué Sofía puede levantarla ahora? ¡Debe haber otra fuerza ayudando a Sofía! Cuando un objeto se sumerge en agua, el agua empuja el objeto por todos lados.

Cuanto mayor sea la presión, más fuerte será la fuerza de empuje. Pero si la fuerza empuja el objeto en todas las direcciones... - ¿por qué el objeto no comienza a moverse en una dirección? Porque la fuerza que empuja en el otro lado en la dirección opuesta, es igual de fuerte — las fuerzas que actúan sobre los lados del objeto se anulan entre sí. Sin embargo, la parte inferior del objeto está a mayor profundidad que la parte superior del objeto. Mayor profundidad significa mayor presión y por lo tanto una fuerza más fuerte.

La parte superior del objeto, más cercana a la superficie, tiene una fuerza más débil actuando sobre ella. Las dos fuerzas actúan en direcciones opuestas, y debido a la diferencia de presión, la dirección de la fuerza general sobre el objeto es hacia arriba. Llamamos a esta fuerza hacia arriba fuerza de flotación, y al efecto que tiene, flotabilidad. La flotabilidad actúa en dirección opuesta a la fuerza gravitatoria, y así la contrarresta. La fuerza de flotación siempre está presente, ¡no solo en el agua sino en todos los líquidos y gases!

Cuando María está en el agua, su peso no cambia, pero la fuerza de flotación lo contrarresta y la empuja hacia arriba. Por lo tanto, con la ayuda de la flotabilidad, ¡Sofía puede sostener a María! La fuerza de flotación se puede calcular restando la fuerza que actúa hacia abajo en la parte superior del objeto sumergido, a la fuerza de presión que actúa hacia arriba en el fondo. Fijémonos en este cartón de zumo como ejemplo. La fuerza que actúa sobre el cartón es de 2,45 newtons, mientras que la fuerza que actúa sobre el fondo del cartón es de 4,9 newtons ¡La fuerza en el fondo es el doble!

Ahora puedes calcular la fuerza de flotación restando la fuerza que actúa sobre la parte superior a la fuerza que actúa sobre el fondo: 4,9 menos 2,45 newtons. ¡La fuerza de flotación es de 2,45 newtons! Entonces, la fuerza de flotación es una fuerza ascendente que los fluidos ejercen sobre los objetos sumergidos. Es el resultado de la diferencia de presión entre la parte superior e inferior de un objeto sumergido. Me estoy cansando, la fuerza de flotación no está ayudando lo suficiente - ¡Te toca sujetarme, María!