Si la fuerza de la gravedad fuera más fuerte, ¿los objetos subirían más lentamente en el agua?

No, esos objetos se elevarán más rápido.

Pero ¿por qué, por qué incluso se levantan?

¿Por qué esos objetos desafían la gravedad?

La respuesta es que no están desafiando la gravedad. Ellos también querían ir al fondo, todo lo que tiene masa quiere estar en el fondo, pero hay algo que les impide ir más allá. Una pelota lanzada arriba finalmente se detiene en el suelo porque la superficie dura no la dejaba ir.

Entonces, ¿qué pasa si no es la superficie dura?

Cuando la superficie no es dura, quiero decir que no es rígida, la materia es libre de moverse. Ahí es donde comienza la competencia. Todo trata de moverse hacia abajo, pero el espacio es limitado. Si algo tiene que moverse debajo, tendrá que reemplazar el asunto allí. Si un objeto está siendo arrastrado por una fuerza mayor, entonces solo se moverá hacia abajo reemplazando otro objeto, que fue arrastrado por la fuerza más débil.

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La burbuja de aire se mueve hacia arriba en el agua porque el agua de ese volumen estaba siendo arrastrada por una fuerza mayor. Su bola se cayó porque estaba siendo arrastrada por una fuerza más fuerte que ese volumen de aire.

Mayor es la diferencia de fuerza, más rápido parecerá que se mueve el segundo objeto.

Entonces, ¿cómo varía esta fuerza?

Es la gravedad, amigo. La fuerza gravitacional depende de la masa y de la aceleración gravitacional (g). Como objeto reemplazará otro material en igual volumen. Esta fuerza dependerá de la diferencia de densidad y de ‘g’.

Y sí, esta diferencia de fuerza se llama flotabilidad.

¡Salud!

No Más rápido. Piense primero en lo que le sucede al agua si aumenta la gravedad. La gravedad más fuerte empujaría el agua hacia abajo, comprimiéndola y aumentando la presión en todo momento.

Ahora considere un objeto que vamos a poner en el agua. Imagine la gota de agua de exactamente esa forma que es donde vamos a colocar el objeto. El agua que lo rodea lo sostiene con una fuerza igual al peso del agua en esa forma. Como el agua en ese espacio no cae, las fuerzas sobre él tienen que ser equilibradas. Con una gravedad más alta, el peso de esa gota de agua es mayor y, por lo tanto, las fuerzas de presión del agua circundante que lo sostiene también tiene que ser más grande que con la gravedad más pequeña.

Cuando colocas el objeto donde estaba esa gota de agua, el agua que lo rodea lo sostiene con la misma fuerza que antes sostenía el agua. Dado que esa fuerza es mayor con una gravedad mayor, la fuerza hacia arriba sobre el objeto también será mayor con una gravedad mayor.

Si la fuerza de la gravedad fuera más fuerte, ¿los objetos subirían más lentamente en el agua?

No.

La fuerza que los empuja hacia arriba es la flotabilidad, recuerde … que se debe a que el peso de un volumen igual del fluido es mayor que el del objeto.

La fuerza general es la flotabilidad menos el peso, que es …

[matemáticas] F = \ rho V g – mg [/ matemáticas]

donde V es el volumen del objeto [matemática] \ rho [/ matemática] la densidad del líquido, m la masa del objeto flotante yg la fuerza de la gravedad.

De eso obtenemos …

[matemáticas] ma = (\ rho V – m) g [/ matemáticas]

[matemáticas] \ por lo tanto [/ matemáticas]

[matemáticas] a = \ frac {\ rho V – m} {m} g [/ matemáticas]

todo en esa ecuación no se ve afectado por la gravedad, excepto gy a.

lo que significa que ingenuamente la aceleración debería ser proporcional a la gravedad. Esto, por supuesto, ignora cualquier efecto hidrodinámico …

¿Quiere decir que si toma un objeto que flota, lo fuerza bajo el agua y luego lo suelta? Con mayor gravedad se elevaría más rápido. La fuerza neta sobre el objeto es la flotabilidad del objeto menos su peso. Con mayor gravedad, el peso del objeto será mayor. Sin embargo, su flotabilidad es el peso del agua que desplaza (principio de Arquímedes), lo que significa que una mayor gravedad también significa una mayor flotabilidad. Tanto la flotabilidad como el peso habrán aumentado en el mismo porcentaje, lo que significa que la diferencia entre ellos también aumenta en ese porcentaje. Dado que la fuerza neta ha aumentado, el objeto se elevará a la superficie más rápido (sin embargo, terminará flotando a la misma altura, ya que las densidades relativas del objeto y el agua no han cambiado).

Eso en realidad no es lo importante.

La flotabilidad es una fuerza diferencial entre la parte superior e inferior de un objeto. Entonces, lo que importa no es qué tan fuerte es la gravedad, sino cómo su fuerza varía con la distancia.

Mientras la gravedad siga siendo una ley del cuadrado inverso, la fuerza absoluta no importa. La parte superior e inferior serán más grandes en la misma cantidad y la diferencia seguirá siendo la misma.

No. En realidad, se levantarían más rápido. La fuerza de flotación viene dada por

[matemáticas] F_b = \ rho_ \ mathrm {agua} V_ \ mathrm {disp} g [/ math]

donde [math] \ rho_ \ mathrm {water} [/ math] es la densidad del agua y [math] V_ \ mathrhm {disp} [/ math] es el volumen desplazado. La parte clave es que

[matemáticas] F_b \ propto g [/ matemáticas]

Por lo tanto, la fuerza de flotación es directamente proporcional a la gravedad. Como es el peso del objeto. Por lo tanto, su total es tan proporcional y, al aumentar la gravedad, la fuerza total sobre el objeto aumenta y los objetos se mueven más rápido .