Peso del volumen del fluído desalojado.

El principio de Arquímedes es un principio algo complejo en los problemas prácticos. A priori parece entenderse bien pero cuando luego se quiere aplicar a los problemas surgen las dudas y las controversias a la hora de aplicarlo. ¿Por qué se entiende bien a priori? Porque asumimos sin dificultad la existencia de un empuje cuando nos sumergimos en agua. Sin embargo, no es un entendimiento completo del fenómento sino más bien, una evidencia del efecto.

Leyendas a parte, el principio de Arquímedes es el punto fundamental del tratado "sobre la flotabilidad de los cuerpos", y establece el valor del empuje hacia arriba que experimentan los objetos al sumergirse. Sin embargo, el enunciado es algo complejo: "el empuje (fuerza hacia arriba) tiene como valor, el peso del volumen del fluído desalojado. Demasiados conceptos en una sóla frase, que hay que detenerse en etender. Se me ha ocurrido un método didáctico más visual que ayuda a comprender mejor el fenómeno de la flotabilidad. Es el siguiente:

Para resolver la problemática de si determinado cuerpo va a flotar, podríamos hacer la siguiente comparación ideal de pesos, utilizando una balanza. Por ejemplo vamos a ver si determinado cuerpo sólido cúbico y macizo va a flotar, para ello lo ponemos encima de una balanza y en el otro plato de la balanza el mismo cubo, pero de otro material, del material del fluido en que lo sumergimos, en este caso, el cubo de las mismas dimensiones pero de agua, ya que el cubo sólido ha sido sumergido completamente.

Las dos situaciones que se presentan en este caso son:

Situación 1:

Situación 2:

Situación 1: El cubo sólido (amarillo) pesa menos que el cubo hecho del fluído en el que se sumerge, por lo que el cubo amarillo sube, es decir, flota.

Situación 2: El cubo hecho de sólido (amarillo) pesa más que el cubo hecho del fluído en el que se sumerge, por lo que baja, es decir, se hunde.

Esto es, la balanza nos sirve de metáfora para entender el fenómeno de la flotabilidad, ya que los objetos sumergidos se moverán como si estuvieran en la balanza, tras haberlos comparados con objetos hechos del mismo fluido en el que son sumergidos.

Pero esto no acaba aquí ya que podríamos plantearnos el porqué del empuje hacia arriba. El empuje hacia arriba que sufren los objetos al sumergirse en un fluído es debido a la existencia del campo gravitatorio terrestre. Como todas las sustancias, los fluidos tienden a estar en una conformación mínima de energía y por tanto, bajo un campo gravitatorio caen adaptándo su volumen al recipiente que los contiene. Al sumergir el objeto sólido, el nivel del fluido sube. Como todos los sistemas físicos tienden a la mínima energía, una fuerza aparece para oponerse a que el cuerpo se sumerja, que es como una reacción del fluido debido a su peso, que quiere que éste este en la situación de mínima energía. El peso del fluido, es justo el peso de la masa de agua desalojada, cuyo volumen coincide con la parte del objeto, o su totalidad sumergida.