Cuando los fenómenos
de la naturaleza se vuelven parte de nuestra vida cotidiana, como por
ejemplo, ir a la verdulería, cargar con un bebé, caminar,
subir escaleras, viajar en colectivo, entre otras actividades, terminamos
haciéndonos una idea bastante clara de lo que nos sucede en el
momento de realizar estas acciones.
El
peso
Quizás por ser una propiedad común de todo lo que nos rodea,
y de nosotros mismos, el peso sea uno de los conceptos más claros
que hayamos asimilado. Aunque la razón por la cual un objeto pesa
más que otro requiere cierto grado de elaboración, no bien
alzamos dos objetos, uno más pesado que el otro, y por separado,
experimentamos en nuestro cuerpo una sensación bastante difícil
de describir con palabras, pero que nos conducirá a la respuesta
correcta.
En otros casos, no basta con pesar cada objeto por separado. Supongamos
que tenemos dos líquidos distintos y queremos saber cuál
es el más denso -la densidad de un objeto es la masa del objeto
dividida por el volumen que éste ocupa-, para lo cual podemos pesar
y medir el volumen de cada uno por separado, o mezclarlos y ver cuál
va al fondo del recipiente. Así, valiéndonos de nuestra
visión, podríamos afirmar que el aceite es menos denso que
el agua y por eso flota. Pero, por suerte, los fenómenos que nos
rodean pueden ser cada vez más complejos y llevarnos más
allá de las fronteras de nuestro sentido común.
Acercándonos
a Arquímedes
Para profundizar, podríamos cambiar nuestro aceite flotante por
bolitas de hierro, y ver cómo éstas van hundiéndose
-porque son más densas que el agua- hasta ocupar todo el fondo
del recipiente. Y analizar su caída concentrándonos en las
fuerzas que actúan sobre ellas: hay una fuerza hacia abajo que
ejerce la Tierra, su peso, y otra fuerza hacia arriba, que ejerce el agua,
cuyo valor es igual al peso del volumen del agua desalojada por la bolita.
Esto último es el principio que Arquímedes descubrió
300 años antes de Cristo, y que dice así: “Todo cuerpo sólido
que se sumerge en un líquido recibe una fuerza de abajo hacia arriba
cuya magnitud es igual al peso del volumen del líquido desalojado”.
Como el peso de la bolita de hierro es mayor que el de la de agua desalojada,
la primera cae al fondo. Hasta aquí, todo bien. Pero supongamos
que una de nuestras bolitas de hierro crece hasta un tamaño de
miles de metros cúbicos y un peso de algunas toneladas. Ahora,
imaginemos que nuestro recipiente de agua es el Atlántico.
En el fondo del
mar
Nuestro gigante de hierro seguirá en el fondo del mar porque, como
antes, el peso de nuestra bola gigante de hierro sigue siendo mayor que
el de la bola gigante de agua desalojada. Finalmente, imaginemos un astillero
submarino con hombres-rana que trabajan sobre el gigante de hierro hasta
lograr un transatlántico. Una vez finalizado el trabajo, inmensas
grúas lo harán emerger y, luego de quitarle toda el agua,
lo depositarán sobre la superficie del océano, donde este
gigante de hierro, material mucho más denso que el agua, ¡se
mantendrá solito y flotando! ¿Qué ocurrió
para que esto sucediera? Al construirse el barco se tallaron salas de
máquinas, chimeneas, cubiertas, habitaciones, etc., trabajos que
hicieron que, con la misma cantidad de hierro, se lograra un volumen mayor,
aumentando así el volumen de líquido desalojado. Ahora,
la fuerza de Arquímedes, que va de abajo hacia arriba, aumentó
al punto tal que superó el peso del mismo barco, manteniéndolo
en la superficie del océano.
Tanques de lastre, piedras o vejigas natatorias, todo sea por flotar.
El método
que utilizan distintos animales o artefactos para modificar sus niveles
de flotación consiste en el cambio controlado del peso o del empuje
recibido desde el fluido. Así, por ejemplo, los submarinos varían
su peso llenando (con) o vaciando de agua sus tanques de lastre, y los
cocodrilos ingieren piedras para aumentar su peso. Los peces, en cambio,
utilizan sus vejigas natatorias, llenas de oxígeno y de nitrógeno
procedente de la sangre, para cambiar su volumen, y así también,
el empuje recibido desde el agua.
Para experimentar
en casa o en el aula
Lo anterior puede reproducirse fácilmente con una bolita de plastilina
y un vaso lleno de agua. Si se deja caer la bolita de plastilina en el
vaso, irá al fondo. Pero si le damos la forma de un casco de barco,
al depositarla en el agua flotará, debido a que el peso del agua
desalojada por el casco es mayor que el peso completo de la plastilina.
Celebremos, entonces, este hermoso fenómeno que desafía
nuestros sentidos y, a la manera de Arquímedes, gritemos bien fuerte:
¡Eureka! (en griego, “lo encontré”).
Fuente: “Divulgón
- Selección de contenidos científicos” (2006). Publicación
electrónica rosarina coordinada por investigadores de las siguientes
unidades académicas de la Universidad
Nacional de Rosario: Instituto
de Física Rosario; Facultad
de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura; Instituto de
Biología Molecular y Celular de Rosario y Facultad
de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Adaptó:
Lic. Enrique A. Rabe (ACS/CERIDE-CONICET).
