Si el origen de la flotabilidad es la gravedad, ¿cómo actúa la fuerza de flotación en todas las direcciones?

La fuerza de flotación no actúa en todas las direcciones, la presión sí. Lo que llamamos “fuerza de flotación” es la suma total de la presión que empuja un cuerpo, que tiene una dirección neta hacia arriba.

La presión empuja en todas las direcciones cuando es una propiedad del fluido. El fluido fluye (de ahí el nombre), por lo que la presión que ejerce se extiende en todas las direcciones. Si pones un trozo de metal de mil libras encima de alguien, solo ejercerá una fuerza hacia abajo, porque es un sólido. Si sueltas mil libras de agua sobre alguien, fluirá alrededor de su cuerpo y ejercerá fuerza en todas partes, en todas las direcciones.

Debido a la naturaleza del fluido, esa presión se transfiere, por lo que terminará con la misma presión en todas las profundidades. Eso significa que el agua sobre ti ejerce una fuerza descendente, debido a la gravedad, como dijiste. Pero también significa que el agua debajo de usted tendrá una presión más alta, debido al agua sobre ella. Debido a que la presión del agua debajo de ti es mayor que la presión del agua sobre ti, tienes una fuerza neta hacia arriba. Si su densidad es menor que la del agua, esa presión neta será suficiente para superar la gravedad y empujarlo a la superficie.

Si el origen de la flotabilidad es la gravedad, ¿cómo actúa la fuerza de flotación en todas las direcciones?

¿Alguna vez jugaste en un balancín?

El peso de un lado levanta el otro lado.

Para la flotabilidad es la misma idea, pero empujar el objeto hacia abajo eleva el agua, y el peso del agua hacia abajo eleva el objeto.

Imaginemos un cubo [matemático] de 10 cm [/ matemático] de algún material sólido en un tanque de agua, con el fondo del cubo [matemático] 1 m [/ matemático] debajo de la superficie. Supongamos también, por conveniencia, que [matemática] g = 10 [/ matemática] [matemática] m / s [/ matemática], no [matemática] 9.81 [/ matemática] [matemática] m / s [/ matemática] .

Esto significa que la parte superior del cubo es [matemática] 90 cm [/ matemática] debajo de la superficie, y la columna de agua sobre el cubo es [matemática] 9 l [/ matemática], o [matemática] 9 kg [/ matemática ] en masa. La fuerza necesaria para soportar esa columna de agua de 9 kg contra la gravedad es 90 N. Esto corresponde a una presión en la parte superior del cubo de [matemáticas] 0.90 N / cm ^ 2 [/ matemáticas]

Del mismo modo, para una columna de agua de 10 cm cuadrados al lado del cubo, que se extiende desde la superficie hasta el nivel del fondo del cubo, el volumen es de 10 litros, 10 kg de masa y requiere una fuerza de 100 N. Esto corresponde a una presión al nivel del fondo del cubo de [matemáticas] 0.10 N / cm ^ 2 [/ matemáticas]

En general, eso significa que hay una fuerza neta hacia arriba en el cubo de [matemática] 0.1 N / cm ^ 2 [/ matemática], o [matemática] 10 N [/ matemática] en el cubo desde el agua en la que está, no contando la fuerza de gravedad que actúa sobre el cubo mismo.

Si el cubo tiene una masa de [matemática] 1 kg [/ matemática], entonces la gravedad lo empujará hacia abajo con una fuerza de [matemática] 10 N [/ matemática], y estará neutralmente flotante. Si el cubo tiene una masa menor que [matemática] 1 kg [/ matemática], entonces la gravedad lo empujará hacia abajo con una fuerza menor que [matemática] 10 N [/ matemática], y experimentará una fuerza neta hacia arriba, y subir. Si tiene una masa mayor que [matemática] 1 kg [/ matemática], experimentará una fuerza neta hacia abajo y se hundirá.

Whoa! El origen de la flotabilidad es una diferencia de densidad . Esa diferencia de densidad de un objeto en un medio puede ser: un globo lleno de helio pero flotando en el aire O un bote inflado en el agua. Esa diferencia de densidad proviene de los materiales utilizados y el método de usarlos.

Por supuesto, después de que se establece esa diferencia de densidad, la gravedad luego hace su magia.

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