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Observa el vídeo de la derechaEditar

En el vídeo vemos cómo un huevo se hunde primero en agua normal. Posteriormente añadimos (mucha) sal al agua y el huevo flota.

¿Por qué flota el huevo en agua con sal y se hunde en agua normal? Notamos que el huevo pesa lo mismo antes y después.

¿Cuándo flotan los objetos?Editar

El volumen de un objeto es el espacio que ocupa. Cuando metemos un objeto en un líquido (en este caso agua) un determinado objeto, el objeto desplaza una cantidad de liquido igual a su volumen.

El punto clave es darse cuenta de que toda esa cantidad de líquido que desplaza el objeto tiene un peso. Como en una balanza, comparamos el peso del líquido desplazado y el peso del objeto:

- el objeto se hunde cuando su peso es mayor que el peso del líquido que desplaza,

- el objeto flota cuando el peso del líquido que tiene que desplazar es mayor que el peso del objeto.

Todo lo podemos ver resumido en el (segundo) vídeo de la derecha.

El empujeEditar

La razón por la que la anterior receta funciona es que todo líquido ejerce una fuerza llamada empuje sobre los objetos que están sumergidos en él. Esta fuerza llamada empuje es hacia arriba y de igual intensidad que el peso del líquido desplazado (este hecho físico se conoce con el nombre de Principio de Arquímedes). Así pues:

- Si el peso del líquido desplazado es menor que el peso del objeto, entonces el empuje es menor que el peso y por tanto la resultante de ambas fuerzas es hacia abajo. En ese caso el objeto va hacia abajo, hundiéndose (hasta que choca contra el fondo).

(Foto de un cuerpo sumergido con el peso y el empuje dibujados).

- Por contra, si el peso del líquido desplazado es mayor que el peso del objeto, entonces que el empuje es mayor que el peso y la resultante de ambas fuerzas es hacia arriba. En ese caso el objeto va hacia arriba (hasta que el objeto sale parcialmente del líquido) y flota.

(Foto de un cuerpo flotando con el peso y el empuje dibujados).

¿Cómo puede ejercer una fuerza un líquido?Editar

En principio puede parecer sorprendente que un líquido (que no tiene una forma fija) ejerza una fuerza. Para entenderlo, tenemos que estudiar la presión hidrosática.

Recordamos que la presión hidrostática depende con la profundidad a la que el objeto está sumergido y que a más profundidad más presión,

(presión = profundidad x g x densidad)

Por el Principio de Pascal, a igual profundidad, la presión se distribuye uniformemente por todos los puntos de la frontera del líquido. Llamamos p_1 a presión en la tapa de arriba del objeto y p_2 a la presión sobre la tapa de abajo. Ambas presiones se corresponden con las fuerzas F_1 y F_2. Notamos que F_1 se ejerce sobre la superficie S de arriba del objeto y que el valor de esta fuerza es F_1 = S x p_1. Equivalentemente, tenemos que F_2 se aplica hacia arriba y su intensidad es F_2 = S x p_2.

La resultante de ambas fuerzas es el empuje E = F_2 - F_1. Si sustituimos lo que sabemos por las expresiones de las fórmulas 

E = F_2 - F_1 = S x p_2 - S x p_1 = S x (h_2 x g x d) - S x (h_1 x g x d) = (g  x d x S) x (h_2 - h_1).

Tenemos que la diferencia de las profundidades h_2 - h_1 es precisamente la altura del objeto a = h_2 - h_1. Así tenemos que el volumen es V = S x a, vemos que el empuje es

E = g  x d x S x a = g x d x V.

Por definición la densidad es la masa partido el volunen d = m / V. Recordemos que d es la densidad del líquido, por tanto m = d x V es la masa del agua desplazada y E = g x m es igual al peso del agua desplazada.

Cambiando la densidad al añadir salEditar

En nuestro experimento, al añadir sal al agua, estamos aumentando la densidad del líquido. El volumen de líquido desplazado sigue siendo el mismo (el volumen del huevo), sin embargo su peso es mayor ya que el agua con sal es más densa que el agua sin sal.

Como, al añadir sal, aumentamos el peso del líquido desplazado, también aumentamos el empuje. Lo aumentamos tanto que ahora el empuje es mayor que el peso del propio huevo y así, éste flota.

(Si eres profesor)Editar

Si eres un profesor de secundaria, anímate a pedirle a tus alumnos que editen esta entrada o a que creen y editen otras entradas de Wísica. Puedes encargarles la elaboración de un vídeo en el que expliquen este experimento y colgar en esta entrada el mejor de todos ellos. Tus alumnos aprenderán física a la vez que aprender a expresarse oralmente y además sus explicaciones ayudarán a los alumnos que visiten esta página.

Un posible ejercicio sería pedirles a tus alumnos que expliquen qué ocurre en este sorprendente vídeo, en el que los objetos parecen levitar.