En este artículo se explica qué es la flotabilidad. Encontrarás los diferentes tipos de flotabilidad y la relación entre la flotabilidad y la densidad. Además, podrás ver las aplicaciones reales que tiene este concepto científico.
Índice
¿Qué es la flotabilidad?
La flotabilidad es la capacidad de un cuerpo para flotar, es decir, la flotabilidad es la capacidad de un cuerpo para mantenerse en equilibrio dentro de un fluido.
Para que un objeto flote en un fluido, la fuerza resultante de la presión ejercida por el fluido al cuerpo debe ser igual a la fuerza del peso del cuerpo.
A veces, al hundir un objeto en el agua (o cualquier otro fluido) el objeto va subiendo poco a poco hasta flotar en la superficie. Eso es debido a que la fuerza ejercida en la parte inferior del cuerpo es superior a la fuerza del peso del cuerpo más la presión ejercida en la parte superior. En este caso, el cuerpo ira subiendo hasta que la fuerza de arriba y la fuerza de abajo sean equivalentes.
Por lo tanto, la causa de la flotabilidad de un cuerpo no es la densidad, sino el equilibrio de fuerzas entre la presión vertical hacia arriba que se aplica en su parte inferior y la fuerza de su peso. Sin embargo, sí que se puede relacionar la densidad de un cuerpo con su capacidad para flotar, más abajo se explica más detalladamente.
La flotabilidad y el principio de Arquímedes
El principio de Arquímedes establece que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido recibe una fuerza vertical hacia arriba equivalente al peso del fluido desalojado al introducir dicho cuerpo en el fluido.
Por lo tanto, la fuerza de flotabilidad que ejerce un fluido sobre un cuerpo es igual al peso del fluido que ha desplazado al ser introducido.
En consecuencia, según el principio de Arquímedes, para que un cuerpo flote debe desalojar una cantidad de fluido cuyo peso sea equivalente al peso del propio cuerpo.
Tipos de flotabilidad
Dentro del concepto de flotabilidad, se distinguen tres tipos de flotabilidades según su movimiento.
- Flotabilidad positiva: el cuerpo tiende a ascender dentro del fluido, por lo tanto, la presión ejercida por el fluido es mayor a la fuerza del peso del cuerpo.
- Flotabilidad negativa: el cuerpo tiende a descender dentro del fluido, es decir, el cuerpo se hunde. Esto significa que la fuerza del peso es mayor que la fuerza de flotabilidad.
- Flotabilidad neutra: el cuerpo está en equilibrio dentro del fluido, en otras palabras, el cuerpo permanece en suspensión dentro del fluido. En este caso la fuerza vertical positiva aplicada por el fluido al cuerpo es equivalente a su peso.
Relación entre la flotabilidad y la densidad
Vista la definición de flotabilidad, en este apartado vamos a ver cómo se relacionan la densidad y la flotabilidad.
La flotabilidad de un cuerpo en un fluido está relacionada con la densidad del cuerpo y la densidad del fluido. Si la densidad del cuerpo es menor que la densidad del fluido, el cuerpo flotará sobre el fluido, en cambio, si la densidad del cuerpo es mayor que la densidad del fluido, el cuerpo no flotará y se hundirá.
Por ejemplo, el agua tiene aproximadamente una densidad de 1000 kg/m3, de manera que si la densidad de un cuerpo es superior a 1000 kg/m3 se hundirá en el agua. Por contra, si la densidad del cuerpo es menor que 1000 kg/m3 el cuerpo flotará.
Hay que destacar la diferencia entre la masa y la densidad de un cuerpo, pues la masa no determina la flotabilidad del objeto, sino la densidad. Puede ser que un objeto pese mucho pero tenga un volumen muy grande, lo que hará que su densidad sea pequeña y por tanto flote.
Aplicaciones de la flotabilidad
Finalmente, para acabar de entender el significado de flotabilidad, vamos a ver en qué se utiliza en el mundo real.
Lógicamente, la flotabilidad es un concepto muy importante en ingeniería, concretamente en el diseño de estructuras bajo agua o de naves, como por ejemplo barcos o submarinos
Pero la flotabilidad no solo se aplica sobre líquidos, un objeto también puede flotar en un gas. En el diseño de globos aerostáticos o naves dirigibles por el aire es fundamental estudiar la flotabilidad.
Asimismo, para aprender a bucear es imprescindible tener al menos algunas nociones de flotabilidad.