Las preguntas de física son lo más divertido cuando las personas no están de acuerdo inmediatamente con la respuesta. Lo que parece intuitivo u obvio, a veces no lo es. Podemos discutir sobre la solución durante horas de entretenimiento, e incluso podríamos aprender algo al final.
Esta es una de estas preguntas aparentemente obvias que ha existido durante mucho tiempo: Supongamos que una gran roca está en un bote que flota en un estanque muy pequeño. Si la roca se arroja por la borda, ¿el nivel del agua del estanque subirá, bajará o permanecerá sin cambios?
Anímate y debate con tus amigos y familiares. Mientras los convences de que tu respuesta es correcta, aquí hay una foto de mi bote con una roca adentro:
Fotografía: Rhett Allain
Vale, en realidad no es un barco, es parte de una botella de plástico. Además, la «roca» es un peso de plomo y el «estanque» es un vaso de precipitados. Pero de esta manera podemos ver lo que sucede con el nivel del agua cuando dejamos caer un objeto en ella.
Cuando un barco está flotando en el agua, dos fuerzas actúan sobre él. Primero, está la fuerza gravitatoria que tira hacia abajo, que es igual a la masa del bote y todo lo que hay en él (m) por el campo gravitatorio (g = 9,8 newtons por kilogramo). A menudo llamamos a este producto el «peso».
La otra fuerza es la interacción de la flotabilidad que empuja hacia arriba con el agua. Dos cosas son ciertas acerca de esta fuerza de flotabilidad. Primero, si el bote está flotando, entonces la flotabilidad hacia arriba debe ser igual al peso del bote. Segundo, la fuerza de flotación es igual al peso del agua desplazada por el bote.
Podemos calcular esta fuerza de flotabilidad tomando el volumen del agua desplazada (Vd) y usando la densidad del agua (ρw) junto con el campo gravitatorio (g).
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Ilustración: Rhett Allain