¿Cuándo podemos asegurar que un cuerpo es más denso que otro?
Por Lorenzo Hernández • 26 Nov, 2012 • Sección: Curiosidades, Preguntas con RespuestaNormalmente, se suele decir que un sistema (sólido, líquido o gaseoso) es más denso que otro cuando se hunde y desciende a su través, y será menos denso cuando flota. Cuando se explica la flotación de un cuerpo en un fluido se suele hacer mencionando el principio de Arquímedes:
Todo cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del líquido desalojado.
Es decir, que si meto un objeto en agua, el agua ejerce una fuerza sobre el objeto hacia arriba que tiene el mismo valor que el peso del agua que ha desplazado dicho objeto.
Así, sobre un cuerpo sumergido actúan dos fuerzas; su peso, que es vertical y hacia abajo y el empuje que es vertical pero hacia arriba.
Si queremos saber si un cuerpo flota o se hunde necesitamos conocer el valor de estas dos fuerzas.
Matemáticamente sería:
Donde Pob = peso del objeto y Pfd = Peso del fluido desalojado.
Entonces, se pueden producir tres casos:
- Que el peso sea mayor que el empuje (P > E ) y el cuerpo se hunda.
- Que el peso sea igual que el empuje (P = E ) y que el cuerpo no se hunda ni emerja.
- Que el peso sea menor que el empuje (P < E) y el cuerpo flote.
Imagen extraída de http://ciencia-pirata.blogspot.com.es/
Así pues, si la densidad de la madera es menor que la del agua flotará mientras que si la densidad de un clavo de hierro es mayor que la del agua se hundirá.
¿Ocurre esto siempre?
Pero, ¿ocurre esto siempre? ¿Es suficiente con la densidad para saber si algo flota en otra sustancia? Veamos algunos ejemplos:
Una aguja de coser de acero (densidad = 7,850 kg/m³) o una hoja de afeitar pueden flotar sobre el agua (densidad = 1 kg/m³), pero no flotan porque sean menos densos que el agua, sino porque pesan tan poco que pueden ser sostenidos por las fuerzas que actúan en la superficie del agua (tensión superficial). Si se agita el agua y se rompe la superficie se hunden.
Por otro lado, un avión o un pájaro también flotan o ascienden en el aire, a pesar que tienen una densidad considerablemente mayor. Claro que esto se produce porque ambos tienen partes móviles que utilizan para despegar y mantenerse en el aire. Pero una cometa, que es también más densa que el aire se mantiene sin tener ninguna parte móvil. Sin embrago, en los tres casos hay un movimiento relativo entre el objeto y el aire circundante. Es el movimiento del aire respecto al objeto lo que le permite al cuerpo ascender y mantenerse suspendido.
Imagen extraída de http://usuarios.multimania.es/jmsuay/articulo/articulo.htm
Por tanto, que una cosa flote en otra no nos asegura que sea menos densa, puede ser por otras causas que hemos visto.
Pero hay una forma de asegurarse. Hay que cambiar un poco la definición, y en vez de decir que un cuerpo es menos denso cuando flota en otro, decir:
Si a un objeto le es posible ascender a través de un fluido (líquido o gas), y mantenerse en esta posición sin que exista movimiento relativo del objeto respecto al medio, entonces el objeto es, con toda seguridad, menos denso que el medio que lo envuelve.
Es decir, podemos decir que un cuerpo tiene menos densidad que otro cuando es capaz de ascender a su través, más que decir que es capaz de flotar en él.
Fuente consultada: Hazel Rossotti. Introducción a la química. Biblioteca Científica Salvat. 1985.
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Meneada.
http://www.meneame.net/story/cuando-podemos-asegurar-cuerpo-mas-denso-otro
Suerte!!
Gracias máquina.
Saludos.
Meeeeeeeh