¿Por qué flotan los barcos? Descubre el mundo de la flotabilidad con un sencillo aparato de presión del agua
Soy Ken Kuwako, tu entrenador de ciencia. ¡Cada día es un experimento!
¿Alguna vez has sentido ese pitido en los oídos o esa sensación de que tu cuerpo se comprime al sumergirte en lo profundo de una piscina? Eso, amigos, es la fuerza que ejerce el agua sobre un objeto: la presión hidrostática (o, simplemente, “presión del agua”). Pero seamos honestos, esta fuerza es invisible y entenderla solo con las flechas de un libro de texto puede ser complicado. Por eso, hoy te presento un material de laboratorio increíblemente rentable que no solo te permitirá “visualizar” esa presión invisible, ¡sino que también revelará el verdadero secreto de la fuerza de flotación (o empuje)!
¡Barato y Sorprendentemente Efectivo! El Dispositivo Secreto para Visualizar la Presión del Agua
El tesoro oculto del laboratorio que vamos a ver hoy es el “Dispositivo Simplificado para el Experimento de Presión Hidrostática“.
Aunque se vende en sitios de material científico como Narika, su diseño es súper simple: un cilindro de plástico transparente con una membrana de goma elástica pegada a ambos lados. «¿Solo eso?», podrías pensar. Pero su simplicidad es precisamente lo que permite que las leyes de la naturaleza se revelen con total claridad.
Usarlo es pan comido. Solo tienes que llenar un acuario con agua y sumergir el dispositivo.
Al sumergirlo, la presión del agua empuja con fuerza las membranas de goma por ambos lados, haciéndolas cóncavas hacia dentro. Gracias a esto, todos pueden ver una verdad fundamental: “Un objeto sumergido en el agua está siendo empujado por una fuerza, incluso de forma lateral”.
¡Aquí está lo bueno! Gira el Cilindro y Descubre el Secreto de la Fuerza de Flotación
Ahora, aquí viene la parte más reveladora de este dispositivo: Gira el cilindro 90 grados mientras está sumergido.
Al hacer esto, podrás observar la presión no solo lateral, sino también vertical (arriba y abajo).
Como ves, la presión hidrostática también actúa verticalmente. La conclusión es que un objeto sumergido es empujado por el agua desde todas las direcciones. Pero ahora, fíjate bien y compara cómo se curvan las membranas de arriba y abajo. Te darás cuenta de que la membrana inferior se curva mucho más que la superior.
Esto sucede porque la presión del agua aumenta proporcionalmente a la “profundidad”. Es decir, la cara inferior, que está más profunda, es empujada con más fuerza. A partir de este fenómeno, podemos deducir una ley física crucial: ¿Qué pasa si sumamos la fuerza que empuja desde arriba (débil) y la fuerza que empuja desde abajo (fuerte)? ¡Exacto! Lo que queda como resultado es una “fuerza neta hacia arriba”.
¡Y esa es la verdadera identidad de la fuerza de flotación! Al explicarlo como “Fuerza de Flotación = Resultante de la Presión Hidrostática”, incluso un estudiante de primer año de secundaria puede entenderlo intuitivamente. El gran misterio de “¿Por qué un barco pesado flota en el agua?” puede ser resuelto por este pequeño dispositivo experimental.
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