Calculadora del principio de Arquímedes

El principio de Arquímedes establece que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido experimenta un empuje ascendente igual al peso del fluido que desplaza. La fuerza se calcula multiplicando la densidad del fluido, el volumen desplazado y la aceleración gravitatoria. Esta relación sencilla explica por qué flotan los barcos, ascienden los globos, los objetos sumergidos parecen más ligeros y se puede medir la densidad mediante el peso aparente. El volumen desplazado es la parte del volumen del objeto que queda bajo la superficie del fluido. Un sólido totalmente sumergido desplaza todo su volumen exterior, siempre que el fluido no entre en cavidades internas. Un objeto flotante se acomoda hasta que el empuje iguala su peso. Para un objeto de densidad uniforme, la fracción sumergida en equilibrio es la densidad del objeto dividida entre la del fluido. Por tanto, un bloque de madera de 600 kilogramos por metro cúbico en agua dulce queda con aproximadamente el 60 por ciento de su volumen sumergido. La calculadora también compara el empuje del volumen desplazado introducido con el peso de un volumen igual del objeto. Una fuerza neta ascendente positiva indica que un objeto totalmente sumergido tiende a subir; un valor negativo indica que tiende a hundirse. Densidades iguales producen flotabilidad neutra. El cálculo supone densidades uniformes y usa la aceleración gravitatoria local introducida para ambas fuerzas. Como la gravedad aparece en las dos, se cancela en la relación de densidades que determina la flotación básica. La densidad del fluido depende de su composición, salinidad, presión y temperatura. La del agua dulce suele aproximarse a 1000 kilogramos por metro cúbico, pero su valor exacto cambia con la temperatura. El agua de mar es más densa, normalmente cerca de 1025 kilogramos por metro cúbico. El aire es mucho menos denso y varía mucho con la altitud y el tiempo atmosférico. La densidad del objeto debe representar la masa total dividida entre el volumen exterior, incluidos los espacios vacíos sellados al analizar barcos, flotadores o estructuras huecas. Este modelo ideal no incluye tensión superficial, sustentación hidrodinámica, burbujas atrapadas, aceleración del fluido, compresibilidad ni contacto con un recipiente. La estabilidad también es distinta del equilibrio de fuerzas verticales: un objeto puede tener empuje suficiente para flotar y aun así volcar si el centro de gravedad y el centro de empuje producen un momento inestable. Usa el resultado para aprendizaje y estimaciones preliminares de mecánica de fluidos. Los diseños navales, de elevación, buceo y recipientes a presión requieren factores de seguridad adecuados, geometría precisa, casos de carga, efectos de superficie libre y normas de ingeniería.