Flotación – laboratorio y formas

Qué muestra

El principio de Arquímedes forma parte del tema de densidad y presión. Los estudiantes comprueban que el empuje es igual al peso del líquido desalojado por el objeto, observan que la posición de equilibrio al flotar no depende de la gravedad y extienden la idea de volumen sumergido a objetos de cualquier forma.

Cómo usarla

La pantalla Laboratorio permite ajustar de forma continua la densidad del líquido (300–3000 kg/m³) y la gravedad (1–25 m/s², con botones rápidos Luna/Tierra/Júpiter), junto con la masa y el volumen de un bloque; un vaso de precipitados junto al tanque muestra exactamente el volumen de líquido desalojado por el bloque, una comprobación directa de la fórmula F_A = d·g·V_sub. La pantalla Formas permite elegir un bloque, una esfera, un cono, una botella o un barco del mismo volumen y calcula el volumen sumergido integrando numéricamente el área de la sección transversal a lo largo de la altura; la gráfica de sección que la acompaña sombrea exactamente la parte "integrada" hasta la profundidad actual. La pantalla Explorar tiene una báscula bajo todo el tanque (indica la masa del agua más la del objeto mientras el objeto sigue en el agua) y una sonda de presión que puedes arrastrar a distintas profundidades para medir p = d·g·h. Para un bloque de madera de 5 litros y 800 kg/m³ en agua, sea un bloque o una esfera, el volumen sumergido al flotar es exactamente 4 litros, porque solo depende de la masa del objeto y de la densidad del líquido: cambiar la gravedad a la de la Luna (1,6 m/s²) no altera este volumen sumergido; solo reduce el empuje y el peso en la misma proporción.

Parámetros que puedes cambiar

• Pantalla inicial Laboratorio, Formas, Explorar
• Densidad del líquido (pantalla Laboratorio) 300–3000 kg/m³
• Gravedad g (pantalla Laboratorio) 1–25 m/s²
• Masa del bloque (pantalla Laboratorio) 0,5–20 kg
• Volumen del bloque (pantalla Laboratorio) 1–10 L
• Forma (pantalla Formas) Bloque, Esfera, Cono, Botella, Barco
• Material (pantallas Formas y Explorar) Espuma (150 kg/m³), Madera (800 kg/m³), Hielo (920 kg/m³), PVC (1380 kg/m³), Ladrillo (2000 kg/m³), Aluminio (2700 kg/m³), Hierro (7800 kg/m³), Personalizado
• Densidad personalizada 100–12000 kg/m³
• Volumen (pantalla Formas) 1–10 L
• Mostrar gráfica de sección (pantalla Formas)
• Líquido (pantallas Formas y Explorar) Gasolina (700 kg/m³), Aceite de cocina (920 kg/m³), Agua (1000 kg/m³), Agua de mar (1030 kg/m³), Miel (1420 kg/m³), Mercurio (13600 kg/m³)
• Volumen (pantalla Explorar) 1–10 L

Preguntas para explorar

1. ¿Por qué un bloque de madera que flota no se hunde más cuando pasas de la Tierra a la Luna?
2. Un bloque y una esfera tienen la misma masa y ambos flotan en el mismo líquido. ¿Son iguales sus volúmenes sumergidos? ¿Por qué?
3. Cuando sacas por completo del agua un bloque de hierro hundido, ¿cómo cambia la lectura de la báscula bajo el tanque?