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¿Cómo flota un barco?

Desde los más fríos océanos árticos hasta las cálidas aguas del Caribe, los barcos hacen parte de nuestro día a día. Sin embargo, ¿te has preguntado cómo flotan? Aquí te tenemos una respuesta.

Nuestros océanos están llenos de ballenas, peces, tortugas, corales… ¡y barcos! Cientos de miles de buques, yates, embarcaciones grandes, pequeñas, gigantes navíos petroleros o pequeños botes pesqueros. Y sin importar su tamaño, la mayoría son capaces de flotar; aquellos que no, ya reposan en el fondo del mar. ¿Cómo lo logran?​


Pregunta: Adelaida Balthazar Correa, 15 años.

Responde: Manuel Julio García Ruiz, doctor en Ingeniería Aeronáutica.​

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No todo lo que llega a los océanos flota. Por ejemplo, una pesada barra de acero se hunde inmediatamente. Pero, si hoy es común encontrar barcos de más de 200 mil toneladas navegando por el mundo, ¿cómo es posible que permanezcan en la superficie?

Imaginemos que estamos de vacaciones y decidimos entrar a una piscina. Aunque no sea perceptible, hay dos fuerzas principales actuando sobre nuestro cuerpo: la de flotación y la de gravedad. De hecho, ya que estamos en el agua, las estamos soportando.

Decidimos hundirnos y ahora estamos a dos metros sobre la superficie. ¿Alguna vez lo has hecho? ¡Sí! Se siente mucha más presión sobre nuestro cuerpo porque está soportando todo el peso del agua que está encima. Pero hay una pequeña variable que muchas veces pasamos por alto: No todo nuestro cuerpo experimenta la misma cantidad de fuerza. 

¿La zanahoria flota en el aceite? ¿Las monedas en el agua? ¿El plástico es más denso que la miel? Haz este experimento cacero y pon a prueba su flotabilidad.

Experimentamos más presión en la parte de abajo de nuestro cuerpo que en la que está más cerca de la superficie. ¿Por qué? Simplemente porque está más profunda. Este pequeño detalle quiere decir que esta fuerza tiene una dirección y va de abajo hacia arriba; en otras palabras, nos empuja hacia la superficie. 

Pero ¿recuerdas que también hay otra fuerza que debe soportar nuestro cuerpo? Si la flotación empuja el cuerpo hacia arriba, la gravedad lo hace hacia abajo. ¿Cuál ganará? La respuesta no siempre es la misma y de ello dependerá en parte si el cuerpo (es decir, nosotros) nos hundimos o no. 

Para saberlo, debemos tener en cuenta dos cosas más antes: la densidad del líquido en el que nos metimos (no pasará lo mismo si nadamos en una piscina de agua que en una piscina de aceite) y la forma de nuestro cuerpo.

¿Flotaremos?

Arquímides nació en el Siglo III a. C. y aún hoy se lo recuerda como una de las mentes más brillantes de la época. Fue él quien planteó el Principio que lleva su nombre y que explica por qué flotan los cuerpos. 

Óleo sobre tela del pintor Domenico Fetti (1620). Vía Wikimedia Commons. Arquímedes pensativo.

 

Este científico griego se percató que la fuerza de flotación que experimenta un cuerpo dependerá también de dos cosas: la cantidad de fluido que este desplace cuando entre al agua y de la densidad de este fluido. En otras palabras, entre más denso sea el líquido y entre mayor sea el volumen de líquido que desplace el cuerpo cuando entre al agua, mayor será la fuerza de flotación que experimente el cuerpo.

Pongamos un ejemplo. A un lado tenemos una roca redonda que pesa 3 kilos y la lanzamos a una piscina llena de agua. ¿Se hunde? Existen fórmulas para demostrarlo, pero en principio podemos decir que sí. Ahora lanzamos el florero favorito de mamá. Está hecho del mismo material de la roca y también pesa 3 kilos. Sin embargo, este no se hunde, no al menos si nos percatamos de meterlo a la piscina con cuidado para que no entre agua a él.

Esto ocurre porque el florero, aunque pesa lo mismo y está hecho del mismo material, es capaz de desplazar una mayor cantidad de líquido. El mismo principio aplica para los barcos. Los ingenieros los diseñan de forma tal que al entrar al agua, desplacen la cantidad de líquido necesaria para garantizar que no se van a hundir. ¡Ya vez que la forma de los barcos tiene su razón de ser! 

¿Y qué hay de la densidad? Como la fuerza de flotación depende del peso de la masa del volumen de líquido que desplaza, si el líquido es más denso, ejercerá más fuerza sobre el cuerpo. Pongamos de ejemplo el agua. 

Digamos que tenemos una gran gota de agua, tan gorda y grande que pesa 20 gramos. Al lado de ella tenemos una gota de mercurio. Esta es más pequeña, incluso se ve chiquita al lado de la gota de agua pero… ¡oh sorpresa! ambas gotas pesan lo mismo: 20 gramos. ¿Cómo es posible? Esto ocurre porque el mercurio es más denso que el agua, es decir, en menos espacio es capaz de albergar una mayor cantidad de masa.

Eso quiere decir que es mucho más fácil que todo lo que entre a una piscina de mercurio flote a que lo haga en una piscina de agua. 

¡Es hora de jugar! Utiliza todo lo que hemos conversado sobre la flotabilidad en la siguiente aplicación; te será muy útil para terminar de comprender por qué flotan los barcos :)


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