Ingeniería para dummies (III)

Hoy os voy a hablar de otro principio sencillo de la física que todos estudiamos y que pocos aprendimos. Se trata del principio de Arquímedes. Todos hemos oído hablar de Arquímedes, de que cuando hizo su descubrimiento iba gritando desnudo como un loco por las calles Eureka! (lo encontré) en Grecia y sabemos algo sobre que el empuje que experimenta un cuerpo sumergido es igual al peso del líquido que desaloja... o algo parecido.

Eso lo estudiamos todos. Algunos nos acordamos, otros lo olvidamos y a la mayoría nos suena vagamente. Pero ¿para qué sirve? (si es que sirve para algo).

Imaginemosnos una esfera. Bueno, dos esferas del mismo tamaño. Según el principio de Arquímedes si metemos las esferas en el agua, al tener el mismo volumen, recibirán el mismo empuje. Si vemos que una se hunde y otra no, o una se hunde más que otra, podemos saber cuál de las dos es más pesada. También si tuviéramos una báscula podríamos calcular la densidad de las esferas dividiendo la masa por el volumen de agua desalojada. Pero eso son cuentas que tampoco parece que nos vayan a llevar más allá del divertimento. Parece ser que ese cálculo de la densidad es el que le llevó a Arquímedes a dar saltos como loco porque le habían pedido que le dijera a un rey si una corona que le habían regalado era de oro o no.

Ahora imaginemos que construimos una esfera con mucho volumen y poco peso. Si pesa menos que el volumen de agua que desaloja (ocupa) la parte sumergida... al meterse en el agua ocurre un curioso fenómeno: flota. Aunque la esfera esté hecha de acero ribeteado y lleve dentro unos motores como casas, dos mil camarotes con sus ocupantes y la tripulación, incluyendo al capitán Stubing de turno, y que a golpe de martillo en vez de una esfera le demos forma de barco. Que a condición de que todos ellos no sean más pesados (y el capitán puede serlo mucho) que el peso del agua equivalente del volumen sumergido del barco, el artefacto flota, flota y flota.

Para explicarlo fácilmente, el agua intenta volver al sitio de donde la ha sacado el casco del barco y el resultado de ese intento es el empuje, que es vertical y hacia arriba.

Así que si alguien se ha preguntado que por qué un barco transatlántico todo él de acero y lleno de contenedores hasta arriba flota, pues que sepa que es porque el peso del agua que desaloja la parte sumergida del barco es igual que el peso del barco entero, incluidos contenedores. Si metemos más contenedores, se hundirá un poco más y se equilibrará el empuje.

Por supuesto que todo esto está muy simplificado porque los barcos además de flotar tienen que moverse. La flotabilidad en movimiento y con oleaje no es así de simple de calcular, pero da una idea de por qué flota: Porque el peso del agua que ahora ocupa la parte sumergida es igual al peso del barco entero. ¿Sorprendidos?


El mismo fenómeno explica por qué flotan los icebergs. Supongo que habréis oído eso de que la punta del iceberg es una séptima parte y que seis séptimas partes están sumergidas... En los barcos no hay tanta parte sumergida porque son menos densos, pesan menos en relación al volumen.

Esto es así porque un barco tiene mucho aire. Un iceberg tiene poco. Por eso, si el barco choca contra el iceberg y entra agua y sale el aire... ahí ya sí que el metal puro y duro pesa más que el agua y... pasa lo que pasa: