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“Oasis of the Seas” es el crucero más grande del mundo con una masa de 100,000 toneladas, pero flota. Los diseñadores de barcos utilizan el principio de Arquímedes que establece que para que un bote flote debe desplazar un volumen igual de agua más que su propio peso. Este concepto complejo se hace más accesible a los estudiantes mediante el uso de demostraciones y experimentos interesantes como los que se describen a continuación.
Cómo empezó todo
En la antigua Grecia, el rey Hiero II encargó que un orfebre local hiciera una corona. Dudaba de que fuera oro puro, así que le dio a filósofo-científico Arquímedes la tarea de descubrirlo. Arquímedes se metió en un baño tibio y vio derramarse agua por el costado cuando se hundió en la bañera y se dio cuenta de que el agua desplazada era igual al volumen de su cuerpo. "¡Eureka!", Exclamó cuando determinó que podía usar esta técnica de desplazamiento para calcular el volumen y la densidad de la corona. Su prueba demostró que la densidad de las coronas era menor que el oro, por lo que la corona no era oro puro.
Bola contra casco
Cuando se le pregunta por qué se hunde un cilindro de aluminio, un estudiante puede responder incorrectamente: "Porque pesa más". Entregue a los estudiantes dos piezas de papel de aluminio de 5 pulgadas por 5 pulgadas. Encuentra la masa de ambos. Pida a los alumnos que rompan un cuadrado de papel de aluminio en una bola apretada, que lo dejen caer al agua y lo vean hundirse. Experimente con el segundo cuadrado hasta que encuentre una manera de hacer que el aluminio flote. Cuando el aluminio tiene la forma de un bote, flotará porque el volumen ha aumentado considerablemente mientras la masa se ha mantenido igual. El casco del bote está lleno de aire, lo que aumenta el volumen sin agregar un peso significativo. El bote flotará si la masa del bote es menor que el agua que desplaza. Con un casco hueco, el bote desplazará más agua que la pelota.
Globo de helio flotando
••• Comstock / Stockbyte / Getty ImagesLa fuerza de la gravedad depende de la masa del objeto para empujarlo hacia abajo a través de un fluido. Cuando el objeto comienza a hundirse, la fuerza de flotación actúa para empujarlo hacia arriba. Si la fuerza gravitacional es mayor que la fuerza de flotación, el objeto se hundirá. Los globos de helio flotan en el aire porque la masa del aire que desplazan es mayor que la masa del helio y el globo. Ate una cinta a un globo de helio y flotará porque la fuerza de flotación es mayor que la fuerza gravitacional. Aumente la fuerza de la gravedad aumentando el peso. Ate los pretzels a la cinta, aumentando el peso hasta que el globo se hunda. Ahora mordisquea pequeños trozos de pretzel hasta que el globo comience a elevarse lentamente. Si puede hacer que el globo "flote", la fuerza gravitacional es igual a la fuerza de flotación.
Uva flotante
Usando el director de Arquímedes, los estudiantes pueden determinar si un objeto se hundirá o flotará en diferentes fluidos. Prepare un vaso transparente con agua tibia. Agregue una uva y se hundirá. Agregue sal al vaso y la uva comienza a flotar. Recuerde el principal de Arquímedes: si un objeto pesa más de su propio volumen en líquido, se hundirá. Agregar sal al agua aumentará la masa por unidad de volumen hasta que sea igual o más densa que la uva. En este momento la uva flotará.