¿Cómo lleva el peso del agua desplazada a una fuerza hacia arriba debido a la fuerza de la gravedad en el agua?

Answer 1

Es debido a la fuerza neta total del agua sobre el objeto:

Si la densidad del agua es mayor que la densidad del objeto, entonces la masa del agua desplazada es mayor que la masa del objeto. Básicamente, esto significa que, debido a la gravedad, el agua experimentará, por volumen, más fuerza gravitacional que el objeto (ya que tiene, por volumen, más masa).

Por lo tanto, la fuerza que empuja el agua hacia abajo, por volumen, es mayor que la del objeto. Esto significa que para estar estable, el sistema necesitará tener agua en la parte inferior y el objeto en la parte superior.

El objeto experimentará la fuerza del agua alrededor, pero la fuerza en la parte inferior que empuja hacia arriba (a medida que el agua trata de moverse hacia abajo) será mayor que las fuerzas que empujan el objeto hacia abajo.

Entonces el objeto experimenta una fuerza neta ascendente, que es la flotabilidad.

Answer 2

La fuerza de flotación hacia arriba es causada por la diferencia entre la presión que actúa sobre la parte superior del objeto y la presión que actúa sobre la parte inferior del objeto. No es tan notable cuando se sostiene una pelota de baloncesto en el aire (se sumerge en el aire). Pero si intentas mantener el baloncesto bajo el agua, entonces la diferencia de presión es bastante significativa. Para resumir: la fuerza neta que aumenta (debido a la presión del fluido) es [math] F_ {NET} = \ rho g V_ {d} [/ math]

donde [math] \ rho [/ math] = densidad del fluido, [math] V_ {d} [/ math] = volumen desplazado

Así es como funciona:

Considere un objeto sumergido en un líquido como se muestra a continuación:

La presión del fluido varía con la profundidad y viene dada por la fórmula:

[math] P = \ gamma d [/ math]

[math] \ gamma [/ math] = peso específico del fluido [math] [\ frac {lb} {ft ^ {3}}] o [\ frac {N} {m ^ {3}}] [/ math ]

[math] d [/ math] = profundidad

La presión del fluido que actúa sobre las superficies superior e inferior sería:

Tenga en cuenta que dibujé las flechas más largas en la superficie inferior ya que la presión es mayor.

La fuerza debida a la presión es F = (presión) (área), por lo que la fuerza total que empuja hacia abajo en la superficie superior es [math] F_ {down} = P_ {TOP} A = \ gamma h (A) [/ math]

y la fuerza total que empuja hacia arriba en la superficie inferior es [math] F_ {up} = P_ {BOTTOM} A = \ gamma (h + y) (A) [/ math]

La fuerza vertical neta debida a la presión del fluido es:

[math] F_ {NET} = F_ {UP} -F_ {DOWN} = \ gamma (h + y) (A) – \ gamma h (A) [/ math]

[math] F_ {NET} = \ gamma yA [/ math]

pero [math] yA [/ math] = volumen desplazado

Entonces, la fuerza neta que actúa (debido a la presión del fluido) es [math] F_ {NET} = \ gamma V_ {d} [/ math]

donde [math] V_ {d} [/ math] = volumen desplazado,

y [math] \ gamma [/ math] = peso específico del fluido [math] [\ frac {lb} {ft ^ {3}}] o [\ frac {N} {m ^ {3}}] [/ mates]

Esta fuerza neta se conoce como la fuerza flotante.

Answer 3

El agua tiene masa y ejerce una fuerza perpendicular a la superficie del casco de la nave (o cualquier objeto) sumergido en ella. La suma de los vectores de fuerza incremental es igual al peso del cuerpo, por lo que deja de hundirse. Si deja de hundirse antes de hundirse, entonces flota.