¿Por qué flotan los barcos?.
¿Qué queremos hacer?
Comprender por qué flotan los barcos.
Material
o Dos vasos
o Agua
o Un tornillo grande
o Una pieza de madera
Procedimiento.
Llenamos dos vasos de agua hasta el borde, en uno introducimos el tornillo y vemos que sucede.
En el otro vaso posamos el pedazo de madera (ej. una figura de ajedrez de madera) y observamos que pasa.
¿Qué sucede?
Ambos vasos se desbordan.
Explicación.
Al introducir el tornillo en el vaso, éste ha tenido que desalojar el volumen del tornillo.
Recibiendo un empuje vertical y hacia arriba, igual al peso del agua desalojada, como no es suficiente para compensar su peso, se hunde.
Al introducir la madera como ésta tiene un mayor volumen, el volumen del agua que desaloja es mayor, por lo que el empuje hacia arriba que recibe es suficiente para hacerla flotar (la manera es menos densa que el agua).
Aunque los barcos están hechos de hierro, están huecos (llenos de aire) por lo que su densidad (relación entre la masa y el volumen del cuerpo) en conjunto es menor.
Si llenamos el barco aumentaría su peso y éste se hundiría más para desalojar el suficiente volumen de agua que compense y le permita continuar flotando, pero llegará un momento en que el peso del barco será mayor que el peso del agua desalojada y se hundirá.
También se hunden cuando accidentalmente (ej. un agujero en el casco) entra agua en el barco echando fuera el aire, por lo que aumentará su densidad y se hundirá
Experiencia 03. Flotabilidad y equilibrio de los barcos
¿Qué queremos hacer?.
Comprender mejor por qué flotan los barcos y su equilibrio.
Material
o Un frasco de cristal con tapa.
o Tuercas grandes
o Corchos
o Un recipiente grande
o Agua
Procedimiento.
Llenamos el recipiente grande con agua.
1º Colocamos las tuercas en el fondo del frasco de cristal (nuestro barco) y ponemos encima los trozos de corcho y lo tapamos. Lo depositamos verticalmente en el agua del recipiente grande. Observamos lo que sucede.
2º En otro frasco (o en el mismo) colocamos los pedazos de corcho blanco y encima las tuercas, lo tapamos y lo depositamos verticalmente en el recipiente grande con agua, con la tapa hacia arriba. Observamos lo que sucede.
¿Qué sucede?
1º El bote flota y mantiene el equilibrio sin volcar
2º El bote también flota pero no logra mantener el equilibrio y vuelca en el agua.
Explicación.
El bote de cristal flota en los dos casos porque su peso es igual a la fuerza de empuje
En cuanto a la estabilidad del barco: El peso se aplica en el centro de gravedad y el empuje en el centro de empuje (que coincide con el centro de gravedad del fluido desalojado)
Al colocar las tuercas en el fondo del frasco el centro de gravedad esta muy bajo y al inclinarse el barco se genera un par de fuerzas y un giro en contra de las agujas del reloj que hace que el barco recupere la vertical.
Por el contrario al colocar el corcho en el fondo y las tuercas encima, el centro de gravedad se encuentra muy alto y, al inclinar el barco, se genera un par de fuerzas y un giro a favor de las agujas del reloj que hace que el barco no recupere la vertical y vuelque
Cuanto más bajo este situado el centro de gravedad de un barco más estable será el equilibrio.
Por ello en los barcos se depositan la mayor parte de la carga en la parte inferior.
