EMPUJE
El empuje es una fuerza de reacción descrita cuantitativamente por la tercera ley de Newton. Cuando un sistema expele o acelera masa
en una dirección (acción), la masa acelerada causará una fuerza igual
en dirección contraria (reacción). Matemáticamente esto significa que la
fuerza total experimentada por un sistema se acelera con una masa m que es igual y opuesto a m veces la aceleración a, experimentada por la masa:
“Todo
cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza hacia arriba igual
al peso del volumen de fluido desplazado por dicho cuerpo”.
Arquímedes
El segundo principio importante de la estática de fluidos fue descubierto por el matemático y filósofo griego Arquímedes.
La mayoría de las veces se aplica al comportamiento de los objetos en
agua, y explica por qué los objetos flotan y se hunden y por qué parecen
ser más ligeros en este medio. El concepto clave de este principio es
el ‘empuje’, que es la fuerza que actúa hacia arriba reduciendo el peso
aparente del objeto cuando éste se encuentra en el agua.
El
principio de Arquímedes permite determinar la densidad de un objeto
cuya forma es tan irregular que su volumen no puede medirse
directamente. Si el objeto se pesa primero en el aire y luego en el
agua, la diferencia de peso será igual al peso del volumen de agua
desplazado, y este volumen es igual al volumen del objeto, si éste está
totalmente sumergido. Así puede determinarse fácilmente la densidad del
objeto.
Principio de Arquímedes
Al
sumergirse parcial o totalmente en un fluido, un objeto es sometido a
una fuerza hacia arriba, o empuje. El empuje es igual al peso del fluido
desplazado. Aquí se ilustra el principio en el caso de un bloque de
aluminio y uno de madera. (1) El peso aparente de un bloque de aluminio
sumergido en agua se ve reducido en una cantidad igual al peso del agua
desplazada. Si un bloque de madera está completamente sumergido en
agua, el empuje es mayor que el peso de la madera (esto se debe a que la
madera es menos densa que el agua, por lo que el peso de la madera es
menor que el peso del mismo volumen de agua). Por tanto, el bloque
asciende y emerge del agua parcialmente —desplazando así menos agua— hasta que el empuje iguala exactamente el peso del bloque.
La fórmula para calcular el empuje es la siguiente:
Donde:
E=empuje
r= densidad de la sustancia que provoca el empuje (kg/m3) g= aceleración de la gravedad v= volumen de la sustancia que recibe el empuje (m3)
Las unidades resultantes son N.
El empuje es una fuerza y todas las fuerzas son medidas en Newtons
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