¿Alguna vez has visto cómo un bus de Medellín parece 'flotar' cuando hay una inundación en la Autopista Norte? ¿O cómo tu fruta favorita del mercado de Paloquemao (como el lulo o la guayaba) se mantiene a flote en el agua? ¡No es magia, es ciencia! La flotabilidad es esa fuerza invisible que decide si un objeto se hunde o flota, y hoy la vamos a descubrir juntos con ejemplos que conoces: desde las piscinas de tu colegio en Bogotá hasta las playas de Cartagena. ¿Listo para convertirte en un experto en flotabilidad?
Física general
- Densidad (noun) /den.siˈðað/
- Cantidad de masa que tiene un objeto por cada unidad de volumen. Se mide en kilogramos por metro cúbico (kg/m³) o gramos por centímetro cúbico (g/cm³).
Sinónimos : Masa volumétrica
Un objeto denso como una piedra tiene mucha masa en poco espacio, mientras que uno poco denso como un corcho tiene poca masa en el mismo espacio.
El agua tiene una densidad de aproximadamente 1 g/cm³. Por eso una naranja (menos densa) flota en el agua, pero una moneda de $500 COP (más densa) se hunde.
- Densidad del agua (noun) /den.siˈðað del ˈa.ɡwa/
- Densidad del agua pura a 4°C, que es de 1 g/cm³ o 1000 kg/m³. Es el valor de referencia para calcular densidades relativas.
Sinónimos : Densidad estándar del agua
El agua es el fluido de referencia más común para comparar densidades de otros objetos.
Cuando mezclas agua y aceite en un vaso en tu cocina de Medellín, el aceite (menos denso) flota sobre el agua porque su densidad es menor que 1 g/cm³.
- Densidad relativa (noun) /den.siˈðað reˈla.ti.βa/
- Relación entre la densidad de un objeto y la densidad de un fluido de referencia (generalmente el agua pura a 4°C). No tiene unidades.
Sinónimos : Gravedad específica
Si la densidad relativa es menor que 1, el objeto flota. Si es mayor que 1, se hunde.
El aceite de cocina tiene una densidad relativa de aproximadamente 0.9, por eso flota sobre el agua en tu cocina en Barranquilla.
- Equilibrio (noun) /e.kiˈli.bɾjo/
- Estado en el que todas las fuerzas que actúan sobre un objeto se anulan, dejando al objeto en reposo o movimiento uniforme.
Sinónimos : Balance
En flotabilidad, el equilibrio ocurre cuando la fuerza de empuje iguala al peso del objeto.
Cuando un barco está quieto en el mar Caribe sin subir ni bajar, está en equilibrio.
- Fluido (noun) /ˈflwi.do/
- Sustancia que puede fluir y adaptarse a la forma de su recipiente. Incluye líquidos como el agua y gases como el aire.
Sinónimos : Sustancia fluida
Los fluidos ejercen presión en todas direcciones, y esa presión es mayor a mayor profundidad.
El aire que respiras en Bogotá es un fluido, y por eso puedes inflar un globo o sentir el viento en la cara.
- Gas (noun) /ɡas/
- Estado de la materia que no tiene forma ni volumen fijo, y se expande para llenar su recipiente. Ejemplos: aire, vapor de agua, helio.
Sinónimos : Fluido gaseoso
Los gases son fluidos y también ejercen fuerza de empuje, como cuando inflas un globo.
El aire que sale de un globo en Bogotá se expande y llena el espacio disponible.
- Gravedad (noun) /ɡɾaˈβe.ðað/
- Fuerza de atracción que ejerce la Tierra sobre todos los objetos con masa. Hace que los objetos caigan hacia el suelo.
Sinónimos : Fuerza gravitatoria
Sin gravedad, ni el peso ni la flotabilidad existirían.
Cuando sueltas un lápiz en tu escritorio en Medellín, la gravedad lo hace caer al suelo en menos de un segundo.
- Gravedad específica (noun) /ɡɾaˈβe.ðað eˈspe.si.fi.ka/
- Sinónimo de densidad relativa. Indica cuántas veces es más denso un objeto que el agua pura.
Sinónimos : Densidad relativa
La gravedad específica de un objeto determina si flotará o se hundirá en agua.
El alcohol etílico tiene una gravedad específica de 0.79, por eso flota en el agua y se usa en termómetros.
- Líquido (noun) /ˈli.ki.do/
- Estado de la materia que tiene volumen fijo pero adopta la forma del recipiente que lo contiene. Ejemplos: agua, aceite, leche.
Sinónimos : Fluido líquido
Los líquidos no pueden comprimirse, y su superficie siempre es horizontal.
Cuando sirves un vaso de jugo de lulo en tu casa de Manizales, el líquido adopta la forma del vaso.
- Masa (noun) /ˈma.sa/
- Cantidad de materia que tiene un objeto. Se mide en kilogramos (kg) y es una propiedad intrínseca del objeto.
Sinónimos : Cantidad de materia
La masa no cambia aunque el objeto esté en la Luna o en Bogotá.
mUna bolsa de arroz de 1 kg en el supermercado Éxito de Medellín tiene la misma masa en cualquier lugar.
- Peso (noun) /ˈpe.so/
- Fuerza con la que la gravedad atrae un objeto hacia el centro de la Tierra. Se calcula multiplicando la masa del objeto por la aceleración de la gravedad (9.8 m/s² en la superficie terrestre).
Sinónimos : Fuerza gravitacional
El peso es lo que hace que los objetos se hundan, pero la flotabilidad puede contrarrestarlo.
Cuando llevas una mochila con libros al colegio en Medellín, sientes su peso en los hombros. Si esa mochila fuera de plumas, ¡pesaría mucho menos!
- Peso aparente (noun) /ˈpe.so a.paˈɾen.te/
- Peso que parece tener un objeto cuando está sumergido en un fluido. Es igual al peso real menos la fuerza de empuje.
Sinónimos : Peso sumergido
Cuando te pesas en una piscina, tu peso aparente es menor que en tierra firme.
Si te paras en una báscula dentro de una piscina en el colegio, marcará menos kilogramos que en el salón de clase: ese es tu peso aparente.
- Volumen (noun) /boˈlu.men/
- Espacio tridimensional que ocupa un objeto. Se mide en metros cúbicos (m³) o litros (L).
Sinónimos : Espacio ocupado
Un objeto con mayor volumen desplaza más fluido y, por lo tanto, experimenta mayor fuerza de empuje.
VUna botella de gaseosa de 2 litros tiene un volumen mayor que una lata de refresco de 330 ml.
Ingeniería naval
- Boya (noun) /ˈbo.ʝa/
- Objeto flotante anclado al fondo del mar o río, usado como señalización o para marcar zonas de navegación.
Sinónimos : Señal flotante
Las boyas flotan porque su densidad es menor que la del agua y están diseñadas para desplazar suficiente volumen.
En la bahía de Cartagena, las boyas rojas y verdes guían a los barcos para evitar accidentes en el puerto.
- Capacidad de flotación (noun) /ka.pa.siˈðað de flo.taˈsjon/
- Máxima cantidad de masa que un objeto (como un barco) puede soportar sin hundirse. Depende de su volumen y la densidad del fluido.
Sinónimos : Resistencia al hundimiento
Un barco con mayor capacidad de flotación puede llevar más carga desde Buenaventura hasta Cartagena.
El barco de carga 'El Condor' que transporta café desde Pereira hasta Barranquilla tiene una enorme capacidad de flotación para no hundirse con toneladas de granos.
- Lastre (noun) /ˈlas.tɾe/
- Peso adicional que se coloca en un barco o submarino para ajustar su centro de gravedad y controlar la flotabilidad.
Sinónimos : Peso de equilibrio
Los barcos de carga usan lastre para evitar que se vuelquen con el peso de la carga.
Cuando un barco de banano de Urabá llega vacío a Cartagena, lleva lastre de agua en sus tanques para mantenerse estable.
- Submarino (noun) /sub.maˈɾi.no/
- Embarcación diseñada para operar tanto en la superficie como bajo el agua, ajustando su flotabilidad para sumergirse o emerger.
Sinónimos : Vehículo submarino
Los submarinos usan tanques de lastre para cambiar su densidad y controlar la flotabilidad.
El submarino ARC 'Intrépido' de la Armada Nacional de Colombia puede sumergirse en el mar Caribe para explorar sus fondos.
Mecánica
- Empuje (noun) /emˈpwe.θe/
- Nombre coloquial de la fuerza de empuje que ejerce un fluido sobre un objeto sumergido.
Sinónimos : Fuerza de flotación
El empuje es lo que te mantiene a flote cuando nadas en la piscina del colegio.
ECuando saltas al agua en la represa de Sisga cerca de Bogotá, sientes el empuje del agua que te sostiene.
- Flotabilidad (noun) /flo.ta.βi.liˈðað/
- Fuerza hacia arriba que ejerce un fluido (como el agua o el aire) sobre un objeto sumergido. Es lo que hace que los barcos floten en el mar o que tú no te hundas cuando nadas en la piscina de tu colegio.
Sinónimos : Empuje hidrostático, Sustentación
Sin la flotabilidad, todos los objetos se hundirían como una piedra en el río Magdalena.
Cuando lanzas una pelota de plástico al agua en el Parque Simón Bolívar de Bogotá, la flotabilidad la mantiene en la superficie aunque intentes empujarla hacia abajo.
- Flotabilidad negativa (noun) /flo.ta.βi.liˈðað ne.ɡaˈti.βa/
- Condición en la que el peso del objeto es mayor que la fuerza de empuje, haciendo que el objeto se hunda en el fluido.
Sinónimos : Hundimiento
Una piedra en el mar Caribe tiene flotabilidad negativa.
P > ESi sueltas una piedra en la playa de Santa Marta, verás que se hunde rápidamente: tiene flotabilidad negativa.
- Flotabilidad neutra (noun) /flo.ta.βi.liˈðað neuˈtɾa/
- Condición en la que la fuerza de empuje es igual al peso del objeto, haciendo que este permanezca suspendido en el fluido sin flotar ni hundirse.
Sinónimos : Equilibrio hidrostático
Los submarinos ajustan su flotabilidad neutra para mantenerse a una profundidad constante.
Cuando nadas en el mar y sientes que 'flotas' sin subir ni bajar, estás en flotabilidad neutra.
- Flotabilidad positiva (noun) /flo.ta.βi.liˈðað po.siˈti.βa/
- Condición en la que la fuerza de empuje es mayor que el peso del objeto, haciendo que este flote en la superficie del fluido.
Sinónimos : Flotabilidad
Un globo lleno de helio en Bogotá tiene flotabilidad positiva en el aire.
E > PUn corcho o una pelota de ping-pong en el río Bogotá tienen flotabilidad positiva: ¡nunca se hunden del todo!
- Fuerza de empuje (noun) /ˈfweɾ.sa de emˈpwe.θe/
- Fuerza vertical hacia arriba que ejerce un fluido sobre un objeto sumergido o parcialmente sumergido. Es la responsable de que los objetos floten.
Sinónimos : Empuje hidrostático, Sustentación
Sin el empuje, ni los barcos ni tú podrías flotar en el agua.
Cuando saltas a la piscina del colegio en Cali y sientes que el agua te 'empuja' hacia arriba, estás experimentando la fuerza de empuje.
- Objeto flotante (noun) /oɡˈxe.to floˈtan.te/
- Objeto que permanece en la superficie de un fluido porque la fuerza de empuje es mayor o igual a su peso.
Sinónimos : Cuerpo flotante
Un objeto flotante no se hunde porque desplaza suficiente fluido para equilibrar su peso.
Una hoja de papel en un charco de agua en el parque de la 93 en Bogotá es un objeto flotante.
- Objeto hundido (noun) /oɡˈxe.to unˈdi.ðo/
- Objeto que se encuentra en el fondo de un fluido porque su peso es mayor que la fuerza de empuje que recibe.
Sinónimos : Cuerpo hundido
Una piedra en el río Bogotá es un objeto hundido clásico.
Si dejas caer un tenedor de metal en el lavamanos de tu casa en Cali, verás que se hunde al fondo.
- Objeto sumergido (noun) /oɡˈxe.to sum.eɾˈxi.ðo/
- Objeto que está completamente bajo la superficie de un fluido. Puede estar flotando o hundiéndose.
Sinónimos : Cuerpo sumergido
Un objeto sumergido siempre desplaza un volumen de fluido igual a su propio volumen.
Cuando metes tu mano en un vaso con agua en tu casa de Barranquilla, tu mano se convierte en un objeto sumergido.
- Principio de Arquímedes (noun) /ˈpɾin.si.pjo de aɾ.kiˈme.des/
- Principio físico que dice: 'Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza vertical hacia arriba igual al peso del volumen de fluido que desaloja'. Fue descubierto por el matemático griego Arquímedes en el siglo III a.C.
Sinónimos : Ley de la flotabilidad
Este principio explica por qué los barcos, hechos de acero (muy denso), pueden flotar: desplazan suficiente agua para que el empuje sea mayor que su peso.
Cuando te bañas en la playa de Bocagrande en Cartagena y el agua sube en la bañera, estás viendo el principio de Arquímedes en acción: tu cuerpo desplaza agua equivalente a tu peso.
- Volumen desplazado (noun) /boˈlu.men des.plaˈsa.ðo/
- Volumen de fluido que un objeto sumergido 'desaloja' o empuja hacia un lado. Este volumen determina la magnitud de la fuerza de empuje.
Sinónimos : Volumen desalojado
Si metes un balón en una piscina, el agua que sale es igual al volumen del balón sumergido.
Cuando llenas un vaso con agua hasta el borde y metes un limón, el volumen de agua que se derrama es exactamente el volumen desplazado por el limón.
Mecánica de fluidos
- Presión hidrostática (noun) /pɾeˈsjon i.dɾosˈta.ti.ka/
- Presión que ejerce un fluido en reposo debido a su propio peso. Aumenta con la profundidad.
Sinónimos : Presión de fluido
La presión hidrostática es la razón por la que sientes más presión en tus oídos cuando buceas en el mar.
Cuando buceas en el mar de las islas del Rosario cerca de Cartagena, sientes cómo la presión en tus oídos aumenta con la profundidad.