Unglobo aerosttico1es unaaeronaveaerostticano propulsada que se
sirve delprincipio de los fluidosdeArqumedespara volar, entendiendo
elairecomo unfluido.Siempre estn compuestos por una bolsa que
encierra una masa degasms ligero que el aire y de ah que se
conozcan popularmente como globo. En la parte inferior de esta
bolsa puede ir una estructura slida denominada barquilla o se le
puede "atar" cualquier tipo de cuerpo, como por ejemplo un
sensor.Como no tienen ningn tipo depropulsor, los globos
aerostticos se "dejan llevar" por las corrientes de aire, aunque s
hay algunos tipos que pueden controlar su elevacin.ndice[ocultar]
1Historia 1.1Inicios del globo aerosttico 1.2Vuelos histricos en
globo 2En Espaa 3En Iberoamrica 4Vase tambin 5Referencias 6Enlaces
externosHistoria[editar]Los globos fueron, en su tiempo, los ms
significativos inventos de aparatos voladores del ser humano; su
importancia radic en el hecho de la imposibilidad que tenan los
hombres para elevarse desde la superficie de laTierray trasladarse
por el aire.Inicios del globo aerosttico[editar]Recientes
investigaciones han demostrado que el 8 de agosto de 1709, el
sacerdotebrasileoBartolomeu de Gusmohizo la primera demostracin de
ascensin area en globo de aire caliente no tripulado en laCasa de
Indias de Lisboa, ante la corte del reyJuan V de Portugal.
Los primeroscincoascensos de globos aerostticos
enFrancia.Loshermanos Montgolfierrealizaron la primera demostracin
pblica de su nuevo invento el 4 de junio de1783en Francia. Su sueo
de llegar hasta el cielo se hizo realidad. La idea del globo
aerosttico comenz a gestarse cuando los hermanos estaban sentados
frente a una fogata. Notaron que el humo se elevaba y pensaron en
la oportunidad de aprovechar dicha cualidad.Despus de varios
experimentos, comprendieron que el aire caliente es ms liviano que
el fro, por lo que tiende a subir. Decidieron crear una mquina que
permitiera volar con este principio.Joseph y Jacques Montgolfier
lanzaron su primer modelo en septiembre de 1782. El vuelo inicial
demostr que su teora estaba en lo cierto. El 4 de junio de 1783
realizaron una demostracin pblica con un globo aerosttico de diez
metros de dimetro en un mercado francs. Estaba construido con tela
y papel.Ms de 130.000 personas quedaron anonadadas cuando en
septiembre del mismo ao volvi a volar enVersalles.Luis XVI,Mara
Antonietay la corte francesa presenciaron el momento. Un gallo, una
oveja y un pato fueron sus tripulantes.Justo en octubre de ese ao
viajaron por primera vez humanos.Jean-Franois Piltre de Rozierfue
el valiente pionero.En noviembre de 1792, los ensayos realizados
por un grupo de artilleros en elReal Colegio de Artillera de
Segoviay despus ante el ReyCarlos IV de Espaadel vuelo de un globo
aerosttico, todos ellos dirigidos porLouis Proust, fueron los
primeros realizados en el Mundo en el aspecto militar.El22 de
octubrede1797, el intrpidoAndr Jacques Garnerinsalt con un
paracadas desde un globo que volaba a gran altura sobre el cielo de
Pars.Vuelos histricos en globo[editar]El21 de marzode1999, el
suizoBertrand Piccardy el britnicoBrian Jonesculminaron la vuelta
al mundo en globo aerosttico sin realizar escalas, tras recorrer
46.759 kilmetros a bordo delBreitling Orbiter IIIen 19 das, 21
horas y 55 minutos.En Espaa[editar]
Ascensin de un globo Montgolfier en Aranjuez,deAntonio
Carnicero.La primera ascensin de una persona la intenta
enAranjuezel francsCharles Boucheel6 de junio2de1784, pero result
herido al desplomarse el globo cuando iniciaba el ascenso. Sin
embargo, fue el italianoVicente Lunardiquien consigue ser el
primero en ascender el12 de agostode1792. El hecho tuvo lugar en
losjardines del parque del Buen Retiro de Madrid, volando durante
una hora hasta laVilla de Daganzo, cerca deAlcal de Henares.3El
mismo Lunardi repite ascensin el8 de enerode1793, pero esta vez en
la localidad madrilea de Aranjuez.Casi un siglo ms tarde, el15 de
diciembrede1884se crea elServicio Militar de Aerostacin, a partir
de la 4. Compaa del Batalln de Telgrafos, para el empleo de globos
aerostticos y dirigibles, dedicada al estudio y tareas de
observacin. En1896se cre como unidad independiente la Compaa de
Aerostacin.La reina regente,Mara Cristina de Habsburgo-Lorena, en
una visita a las maniobras que dicha Compaa efectuaba en la Casa de
Campo de Madrid, hizo una ascensin en un globo cautivo el27 de
juniode1889.En la actualidad, la ciudad deIgualada,provincia de
Barcelona, es la sede delEuropean Balloon Festival, la concentracin
de globos aerostticos ms importante de Espaa4y del sur de Europa,
que se celebra cada ao en el mes de julio desde 1997. Igualada
tambin es la sede deUltramagic, el nico fabricante de Espaa y el
segundo mayor fabricante mundial de globos aerostticos de aire
caliente.5La produccin anual de la empresa se sita entre los 80 y
120 globos, destinando cerca del 80% a la exportacin.En
Iberoamrica[editar]EnXalapa, Veracruz, Mxico, fueJos Mara
Alfaroquien logr elevar un globo aerosttico de aire caliente y de
cubierta impermeable en1784.6Casi un ao ms tarde, el domingo 6 de
febrero de 1785, el militarAntonio Mara Fernndezelev un globo ms
pequeo en el Puerto de Veracruz.7Durante 1785 hubo varios otros
vuelos en Veracruz8(algunos sucesos fueron "prsperos" y otros
"adversos").9La primera constancia del vuelo de un globo aerosttico
en Venezuela fue cuandoGonzlez Torres de Navarraera gobernador y
capitn general de la provincia de Venezuela en la poca colonial.
El20 de enerode1785se realiz una exhibicin para festejar el
cumpleaos del monarca. La dimensin del globo era de 12 varas de
dimetro (aproximadamente 10 m) y en la composicin de la cubierta se
utiliz aceite y papel.10Parece ser que el primer aeronauta
deCubafue el francsEugenio Roberston, quien el19 de marzode1828se
elev en un globo aerosttico desde laPlaza de ArmasdeLa
Habana.11Adolfo Theodorerealiz tres ascensiones en1830. No
obstante, el primer lugareo que consigui un vuelo de estas
caractersticas fueJos Domingo Blineau, que realiz una primera
ascensin el3 de mayode1831y una segunda en 1833.12El primer vuelo
en globo enPerse efectu en laPlaza de AchodeLimael24 de
septiembrede1840a cargo deJos Mara Flores.13A lo largo de todo el
siglo XIX sirvi tambin para fines blicos. Durante laGuerra de la
Triple Alianza, un globo aerosttico cautivo del ejrcito brasileo
permiti observar a la artillera paraguaya. Esta observacin tuvo
lugar el6 de juliode1866, en la que el ingeniero militar argentino
de origen polacoRoberto A. Chodasiewiczse convirti en el primer
militar latinoamericano en elevarse en globo.14Los argentinosAarn
de AnchorenayJorge Newberyrealizaron el25 de diciembrede1907con el
legendario globo Pampero,15que el primero haba trado desde Francia,
el primer vuelo en cruzar elRo de la Plata. El17 de octubredel ao
siguiente, el Pampero desapareca en pleno vuelo, posiblemente
adentrndose en el mar; sus tripulantes eran Eduardo Newbery,
hermano de Jorge, y el sargento Romero.16Tambin fue Newbery quien
en 1909 pilot por primera vez el globo aerosttico Huracn,
desdeBelgranoal Brasil.El argentinoJos Mara Floresfue el primero en
ascender en globo enColombia, el 12 de junio de 1843 en la ciudad
de Popayn. Se present posteriormente en Bogot el 27 de septiembre
de ese mismo ao ascendiendo su globo desde el edificio delColegio
de Nuestra Seora del Rosario"Universidad del Rosario", en un
accidentado vuelo, cuando se vio obligado a saltar de la canastilla
del globo agarrado a una cuerda, mientras el globo se precipitaba a
tierra. Los por menores de este vuelo aparecen publicados en el
peridico "El Constitucional de Cundinamarca" del 1 de octubre de
1843.17Con motivo de la conmemoracin de los doscientos aos de
independencia de Colombia, en julio de 2009 se realiz el primer
despliegue de globos aerostticos en gran cantidad. EnBogot, ms de
40 globos surcaron los cielos de la ciudad aterrizando en
diferentes puntos de la ciudad.18Para 1875 el mexicano Antonio
Guerrero ofreci un espectculo de acrobacia en la ciudad deMedellna
bordo de su globo y en plenoParque Berrio.19El 1. de abril de 1987,
los argentinos Rodolfo Hossinger y Eduardo Pablo Aroz cruzaron por
primera vez el Ro de la Plata con un globo de aire caliente,
uniendo el Aeroparque Jorge Newbery de Buenos Aires, Argentina, con
una zona rural cercana a la Estancia presidencial de la Rpblica
Oriental del Uruguay, en las inmediaciones de Colonia del
Sacramento
Globos aerostticos
Objetivo
Estudiar el principio de arqumedes. Construir y hacer volar un
globo de papel de seda.
Introduccin
Los globos aerostticos de papel, son pequeos globos que
utilizando aire caliente en su interior podemos hacer que se eleven
en el cielo.Construir y volar globos o fantoches aerostticos de
tamao reducido, es una aficin que nos evoca el tiempo de nuestros
abuelos y las tradicionales ferias y fiestas donde servan de
diversin.Para el ser humano, "el globo de aire caliente", constituy
a lo largo de cien aos, el nico artilugio con el cual poda
separarse de la superificie terrestre y volar libremente.Nuestros
globos aerostticos se componen de un nmero de tiras de papel
(bandas) que, pegadas adecuadamente, forman una bolsa multicolor.
La parte inferior de sta termina en una boca circular reforzada con
alambre fino, por la que se introduce el aire caliente.
Materiales
Papel de seda. Cartulina o cartn. Pegamento. Cuerda de piano o
alambre de acero. Pinzas pequeas o clips. Tijeras y cutter. Pistola
de calor.
Realizacin prctica
1.- Construimos en cartulina o cartn la plantilla adecuada al
tamao del globo que queremos realizar. 2.- Dibujamos los gajos
necesarios sobre papel de seda. 3.- Recortamos los gajos 4.-
Pegamos cuidadosamente los gajos para confeccionar el globo. 5.-
Preparamos la bancada con el alambre de acero unindolo con un trozo
de plastico de la carga de un bolgrafo y celofan. 6.- Pegamos la
bancada al globo. 7.- Llenamos el globo con aire caliente mediante
la pistola de calor y lo soltamos para observar como asciende.
Intentando hacer flotar una aguja en agua
Precauciones
Hay que tener especial cuidado cuando se utilizan herramientas
cortantes. El pegamento que se utilice para pegarlos gajos debe ser
resistente al calor. Funciona bien la cola blanca. El cortado y
pegado de los gajos debe hacerse cuidadosamente para obtener un
buen resultado. Hay que tener mucho cuidado si utilizamos la
pistola trmica para calentar el aire del globo.
Explicacin cientfica
Por qu "vuela" un globo?
Aguja flotando
a.
Curiosidades y otras cosas
Qu es un globo? Es una mquina que permite ascender y moverse en
el aire. Civil y gubernamentalmente esta considerado como una
aeronave, clasificado como un aerostato, necesitando para poder
pilotarlo el ttulo de Piloto de Globo, expedido por Aviacin Civil.
Partes de un globo? Consta de tres partes: VELA o ENVOLTURA
(confeccionado bsicamente en nyln, la cual, retiene el aire
caliente). QUEMADOR (de acero inoxidable, sirve para calentar aire
de la vela), CESTA o BARQUILLA, (habitculo para la tripulacin,
recipientes de combustible y equipo auxiliar.). Por qu vuela un
globo?. Un globo de aire caliente, no vuela .... Flota!Basamos esta
forma de vuelo, como nos ensea la Fsica, en que el aire caliente
pesa menos que aire fro, tendiendo por ello a subir. Como se maneja
un globo? Se introduce aire frio con un ventilador en la vela del
globo, quedando encerrado en su interior, este, se calienta (de 80
a 110 grados) y al pesar menos que el aire fro que lo envuelve, se
eleva, flotando dentro de la masa de aire quedando a merced de las
vetas de viento. "Vuelas dentro del viento".Es el Piloto, que son
su habilidad, coloca el globo a la altura deseada para introducirse
en las corrientes de aire que le son ms propicias y poder con ello
seguir una u otra direccin. Qu se siente al volar?El vuelo en globo
aerosttico es un vuelo con magia, la sensacin de encontrarse
flotando en el aire sin brusquedades ni ruidos, con una visin
oblicua del paisaje que llena de inmensidad. Al contrario de la
creencia general de que se tiene vrtigo, el vuelo en globo no
produce vrtigo, al no tener inercias y fuerzas que producen
inestabilidad en la persona, la acomodacin al medio es rpida y muy
placentera. Una ancdota del enganche que tiene el vuelo en globo,
es la del editor norteamericano M. Forbes que en 1972 a travs de un
anuncio en un peridico, contrat un vuelo turstico para l y su
chofer por 100 $, despus de la experiencia, y segn dijo l "
embrujado por la sensacin durante el vuelo", a sus 52 aos cre una
divisin de ascensos en globo dentro de sus empresas, comprando una
docena de globos. En la actualidad sus hijos continan con el museo
de globos con formas especiales que tienen en Normanda (Francia)
Los globos se han llenado de hidrgeno, helio o, en el caso de los
globos deportivos de aire caliente; aire calentado con un pequeo
quemador de gas. El principio de Arquimedes no funciona en el vaco,
al no existir fluido que desalojar, por lo cual es imposible que un
globo vuele en el espacio, no obstante si es posible para estos
ingenios hacerlo sobre planetas de nuestro sistema solar que poseen
algun tipo de atmsfera.
El globo aerosttico es considerado un tipo de nave que permite a
las personas desplazarse a travs delespacio areoaunque en la mayora
de los casos taldesplazamientosea simplemente recreativo y
temporario. El globo aerosttico funciona a partir del movimiento de
diferentes gases que pueden ser calientes o no. El impulso de esos
gases hace que la recmara formada por una extensa tela vaya
desplazndose a travs del aire, adems de subir en altura y
despegarse del suelo. Normalmente los globos aerostticos no cumplen
una funcin de transporte regular como s lo hacen otras naves areas
(aviones, helicpteros) si no que se relaciona ms que nada con
actividades recreativas, de competicin, etc.El globo aerosttico se
compone de tres partes: en primer lugar, y ms importante, es la
recmara en la cual es contenido el aire. Esta recmara est formada
por una extensa tela que toma una forma similar a la de una gota y
permanece abierta en la parte inferior. Es en esa parte donde se
inserta el gas que se utilizar para movilizar el globo y que
mantiene a la tela completamente extendida. Es muy importante que
la recmara de aire no presente ningn agujero o dao porque entonces
el movimiento del gas impulsor no sera el adecuado y el globo
aerosttico podra precipitarse.Luego est el motor o termostato,
aquel que propele el gas y que se puede manejar manualmente de
acuerdo a las necesidades (por ejemplo, subir o bajar la intensidad
del aire de acuerdo a si se necesita bajar o subir en altura).
Finalmente, la tercera parte es aquella que se conoce como gndola y
que es donde se ubican los pasajeros y tripulantes del globo. Esta
gndola suele ser pequea y se encuentra atada a la tela de la parte
superior por medio de fuertes cordones y sogas.Elfuncionamientodel
globo aerosttico depende justamente del movimiento del gas que se
utilice como propulsor. Esto quiere decir que no es elctrico ni
mecnico si no que depende del intercambio de gases. Hay dos tipos
principales: los que se mueven por aire caliente (es decir, cuando
se calienta desde el motor el mismo oxgeno que est dentro de la
recmara) y aquellos globos que utilizan gases tales como hidrgeno,
helio o gas metano que hacen que vare el peso del globo en relacin
al peso del aire en la atmsfera y as pueda ascender o
descender.
Desde Definicion
ABC:http://www.definicionabc.com/general/globo-aerostatico.php#ixzz3TqGhLevJ
Desde el principio de los tiempos, el hombre ha soado con
conquistar los cielos yvolar. Una tarde, hace 2 siglos, 2 hermanos
franceses dieron un paso gigantesco en esta bsqueda cuando
mostraron al pblico un eleganteglobo aerosttico.Sucedi el 19 de
septiembre de 1783. Los hermanos eranJoseph-MichelyJacques-Etienne
Montgolfier,quienes presentaron ante el rey de Francia, Luis XVI,
un vehculo que se elevaba por los cielos y era capaz de llevar
pasajeros. Un globo de aire caliente azul oscuro con las iniciales
del monarca ascendi 500 m ante los atnitos ojos de la multitud que
se haba congregado en Versalles. Ocho minutos despus, la tela se
desgarr y el globo baj tras haber recorrido 3.5 km.Unos aos antes,
el brasileoBartolomeu de Gusmohaba realizado la primera prueba con
un globo aerosttico no tripulado, pero el experimento de los
hermanos Montgolfier se consider uno de los primeros grandes xitos
de laaeronutica,pues en la canastilla del artefacto viajaron y
resultaron ilesos una oveja, un pato y un gallo.Hoy en da, este
tipo de aeronave se sigue utilizando, aunque ms a manera de
diversin que de autntico transporte. Los globos aerostticos
funcionan gracias a losprincipios de Arqumedes sobre los fluidos,
aquellos que afirman que un cuerpo total o parcialmente sumergido
en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba
igual al peso del volumen del fluido que desaloja. Se trata de un
principio bsico de fsica: el aire caliente sube ms rpido que el
aire fro porque tiene menos masa por unidad de volumen.Pero, cmo
funcionan? La bolsa de los globos contiene una masa de gas ms
ligero que el aire, lo que hace que se eleve. En su parte inferior,
suelen llevar una canastilla en la que viajan los tripulantes que,
en algunas ocasiones, pueden controlar la elevacin del aparato
manejando el volumen del gas. Estos vehculos no tienen propulsor,
pero se mueven gracias a las corrientes de aire.Desde aquella tarde
de 1783, cientos de hombres y mujeres han navegado los cielos en
globos aerostticos. Incluso los aeronautasBertrand PiccardyBrian
Jonesdieron una vuelta al mundo en uno al recorrer, sin escalas,
46,759 km a bordo delBreitling Orbiter III.En nuestro nmero de
septiembre puedes ver cmo actualmente estn utilizando globos a base
de helio en la exploracin espacial.
se calienta el aire que pasa por debajo de la abertura del
globo. como el aire caliente por naturaleza asciende, y el frio
desciende, al aire que se calienta sube hacia adentro del globo,
inflndolo. cuando est inflado, el aire que contina entrando empuja
al que ya esta adentro hacia arriba, y dado el relativamente bajo
peso de un globo aerosttico, se eleva. cuando se apaga la fuente de
calor, el aire caliente dentro del globo se va enfriando, y poco a
poco va saliendo, disminyendo la fuerza que se hace hacia arriba,
lo que hace que el globo vaya bajando suavemente mientras el aire
se enfria y se sale.
tambien fiajte que la respuesta de andres, arriba, es
incorrecta. es quimica y fisicamente imposible transformar el aire
(formado por oxigeno, hidrogeno, nitrogeno, carbono y otros gases)
en helio (un elemento quimico totalmente diferente). el hecho de
que suba es simplemente por la ley que te explique antes.
espero que te sirva :)(#|! hace 5 aos0Pulgar hacia arriba0Pulgar
hacia abajoComentarioCalificacin del solicitanteNotificar abuso
funciona de tal forma en ke primero se infla el globo con
aire...pero este no es suficiente para elebarce entonces se tiene
ke transformar en materia menos densa ke el aire para su elebacion
como lo es el HELIO ...este se produce desps de calentar el aire y
por esta razon es ke en los globos aeroestatucos se pueden
encontrar una especie de mechera ke produce una llama calentando el
aire y transformarlo en herlio....=)Fuente(s):tvcarlos andres hace
5 aos0Pulgar hacia arriba0Pulgar hacia abajoComentarioNotificar
abuso Hola... Fjate si te sirve esto:
Qu es un globo?: Es una mquina que permite ascender y moverse en
el aire. Civil y gubernamentalmente esta considerado como una
aeronave, clasificado como un aerostato, necesitando para poder
pilotarlo el ttulo de Piloto de Globo, expedido por Aviacin
Civil.
Por qu vuela un globo?: Un globo de aire caliente, no vuela sino
flota dentro del viento. Basamos esta forma de vuelo, como nos
ensea la Fsica, en que el aire caliente pesa menos que aire fro,
tendiendo por ello a subir.
Como se maneja un globo?: Se introduce aire fro con un
ventilador en la vela del globo, quedando encerrado en su interior,
este, se calienta ( de 80 a 110 grados) y al pesar menos que el
aire fro que lo envuelve, se eleva, flotando dentro de la masa de
aire quedando a merced de las vetas de viento. "VUELAS DENTRO DEL
VIENTO" . Es el Piloto, que son su habilidad, coloca el globo a la
altura deseada para introducirse en las corrientes de aire que le
son ms propicias y poder con ello seguir una u otra direccin.
Los globos actuales se componen de 3 partes: envoltura,
barquilla y quemadores.La envoltura se compone de franjas
verticales unidas, realizadas de material sinttico impermeable,
capaz de resistir las altas temperaturas del interior, puede ser
nylon o poliester.
Su volumen depende de los modelos y de la capacidad de carga que
pueden soportar. Los normales y que vemos por el aire son entre los
modelos 65-105.Envoltura y barquilla estn unidas con cables. Esta
suele ser de mimbre o junco entrelazado y tiene forma cbica.
Los quemadores se sitan dirigiendo el chorro de fuego hacia la
entrada de la envoltura (anilla de la boca). Fijado en el suelo se
encuentra el gas objeto de la cremacin (que hoy en da es propano,
ms seguro que los anteriormente utilizados: hidrgeno y
helio).Fuente(s):
mo funcionan los globosaerostticos?
24Mircolesnov 2010
PostedbyNestieninGases19
comentariosEtiquetasgases,Globos,VolarLos globos aerostticos
funcionan gracias a ladiferencia de densidad del aire dentro en el
globo con respecto al aire exterior. Dentro del globo generalmente
hay helio o aire caliente, los cuales sonmenos densos que el aire
exterior. Ahora bien,segn elPrincipio de Arqumedes, el aire
caliente, al ser menos denso, pesar menos que el aire exterior y
por lo tanto recibir una fuerza de empuje hacia arriba que har
ascender al globo.La altura que los globos aerostticos llegan
depender de la densidad del aire dentro del globo, dado que una vez
que sta se nivele con la densidad exterior, el globo dejar de
elevarse. Para descender, la densidad del aire en el globo debe ser
mayor que la del aire exterior. Este manejo de las densidades es la
tarea del piloto del globo.
Principio de Arqumedes
Ejemplo del Principio de Arqumedes: El volumen adicional en la
segunda probeta corresponde alvolumendesplazado por el slido
sumergido (que naturalmente coincide con el volumen del
slido).Elprincipio de Arqumedeses un principio fsico que afirma
que: Un cuerpo total o parcialmente sumergido en unfluidoen reposo,
recibe unempujede abajo hacia arriba igual alpesodelvolumen del
fluido que desaloja. Esta fuerza1recibe el nombre deempuje
hidrostticoo deArqumedes, y se mide ennewtons(en elSI). El
principio de Arqumedes se formula as:
o bien
DondeEes elempuje,fes ladensidaddel fluido,Vel volumen de fluido
desplazado por algn cuerpo sumergido parcial o totalmente en el
mismo,glaaceleracin de la gravedadymlamasa, de este modo, el empuje
depende de la densidad del fluido, del volumen del cuerpo y de la
gravedad existente en ese lugar. El empuje (en condiciones
normales2y descrito de modo simplificado3) acta verticalmente hacia
arriba y est aplicado en elcentro de gravedaddel cuerpo; este punto
recibe el nombre de centro decarena.ndice[ocultar] 1Historia
2Demostracin 2.1Prisma recto 3Vase tambin 4Notas y referencias
4.1BibliografaHistoria[editar]Laancdotams conocida
sobreArqumedes,matemtico griego, cuenta cmo invent un mtodo para
determinar el volumen de un objeto con una forma irregular. De
acuerdo aVitruvio,arquitectode laantigua Roma, una nueva corona con
forma decorona triunfalhaba sido fabricada paraHiern
II,tiranogobernador deSiracusa, el cual le pidi a Arqumedes
determinar si la corona estaba hecha deoroslido o si
unorfebredeshonesto le haba agregadoplata.4Arqumedes tena que
resolver el problema sin daar la corona, as que no poda fundirla y
convertirla en un cuerpo regular para calcular sudensidad.Mientras
tomaba un bao, not que el nivel de agua suba en latinacuando
entraba, y as se dio cuenta de que ese efecto podra usarse para
determinar elvolumende la corona. Debido a que la compresin del
agua sera despreciable,5la corona, al ser sumergida, desplazara una
cantidad de agua igual a su propio volumen. Al dividir la masa de
la corona por el volumen de agua desplazada, se podra obtener la
densidad de la corona. La densidad de la corona sera menor si otros
metales ms baratos y menos densos le hubieran sido aadidos.
Entonces, Arqumedes sali corriendodesnudopor las calles, tan
emocionado estaba por su descubrimiento para recordar vestirse,
gritando "Eureka!" (engriego antiguo: "" que significa "Lo he
encontrado!)"6La historia de la corona dorada no aparece en los
trabajos conocidos de Arqumedes, pero en su tratadoSobre los
cuerpos flotantesl da el principio dehidrostticaconocido como el
principio de Arqumedes. Este plantea que todo cuerpo sumergido en
un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al
peso del volumen de fluido desalojado, es decir dos cuerpos que se
sumergen en el seno de un fluido (ej:agua), el ms denso o el que
tenga compuestos ms pesados se sumerge ms rpido, es decir, tarda
menos tiempo para llegar a una posicin de equilibrio, esto sucede
por el gradiente de presin que aparece en el seno del fluido, que
es directamente proporcional a la profundidad de inmersin y al peso
del propio fluido.7Demostracin[editar]Aunque el principio de
Arqumedes fue introducido como principio, de hecho puede
considerarse un teorema demostrable a partir de lasecuaciones de
Navier-Stokespara un fluido en reposo, mediante elteorema de
Stokes(igualmente el principio de Arqumedes puede deducirse
matemticamente de lasecuaciones de Eulerpara un fluido en reposo
que a su vez pueden deducirse generalizando lasleyes de Newtona
unmedio continuo). Partiendo de lasecuaciones de Navier-Stokespara
un fluido:(1)La condicin de que el fluido incompresible que est en
reposo implica tomar en la ecuacin anterior, lo que permite llegar
a la relacin fundamental entre presin del fluido, densidad del
fluido y aceleracin de la gravedad:(2)A partir de esa relacin
podemos reescribir fcilmente las fuerzas sobre un cuerpo sumergido
en trminos del peso del fluido desalojado por el cuerpo. Cuando se
sumerge un slidoKen un fluido, en cada punto de su superficie
aparece una fuerza por unidad de superficieperpendicular a la
superficie en ese punto y proporcional a la presin del fluidopen
ese punto. Si llamamosal vector normal a la superficie del cuerpo
podemos escribir laresultantede las fuerzassencillamente mediante
el teorema de Stokes de la divergencia:(3)
Donde la ltima igualdad se da slo si el fluido es
incompresible.Prisma recto[editar]Para un prisma recto de baseAby
alturaH, sumergido en posicin totalmente vertical, la demostracin
anterior es realmente elemental. Por la configuracin del prisma
dentro del fluido las presiones sobre el rea lateral slo producen
empujes horizontales que adems se anulan entre s y no contribuyen a
sustentarlo. Para las caras superior e inferior, puesto que todos
sus puntos estn sumergidos a la misma profundidad, la presin es
constante y podemos usar la relacinFuerza=presinxreay teniendo en
cuenta la resultante sobre la cara superior e inferior,
tenemos:(4)Dondees la presin aplicada sobre la cara inferior del
cuerpo,es la presin aplicada sobre la cara superior y A es el rea
proyectada del cuerpo. Teniendo en cuenta la ecuacin general de la
hidrosttica, que establece que la presin en un fluido en reposo
aumenta proporcionalmente con la profundidad:(5)Introduciendo en el
ltimo trmino el volumen del cuerpo y multiplicando por la densidad
del fluido fvemos que la fuerza vertical ascendenteFVes
precisamente el peso del fluido desalojado.(6)El empuje o fuerza
que ejerce el lquido sobre un cuerpo, en forma vertical y
ascendente, cuando ste se halla sumergido, resulta ser tambin la
diferencia entre el peso que tiene el cuerpo suspendido en el aire
y el "peso" que tiene el mismo cuando se lo introduce en un lquido.
A ste ltimo se lo conoce como peso "aparente" del cuerpo, pues su
peso en el lquido disminuye "aparentemente"; la fuerza que ejerce
la Tierra sobre el cuerpo permanece constante, pero el cuerpo, a su
vez, recibe una fuerza hacia arriba que disminuye la resultante
vertical.(7)Dondees el peso del cuerpo en el aire yes el peso del
cuerpo sumergido en el lquido.Vase tambin[editar] Hidrosttica
ArqumedesNotas y referencias[editar]1. Volver arribaEl empuje de
abajo hacia arriba no siempre es suficiente para desplazar al
cuerpo pues si este es ms denso que el fluido en el que est inmerso
dicho cuerpo no se desplazara hacia arriba, es ms se hundir a pesar
del empuje arquimideano, solo que lo har ms lentamente. Subir
(flotar) solo si su densidad es menor que la del fluido.2. Volver
arribaEn condiciones de ingravidez (o pseudo-ingravidez por cada
libre como sucede al orbitar) y para cuerpos suficientemente
pequeos que no puedan generar un campo gravitacional propio
apreciable, la presin hidrosttica deja de existir. En consecuencia
bajo esas condiciones no hay ninguna clase de empuje hacia ningn
lado por ausencia de gradiente de presiones, lo cual implica que el
principio de Arqumedes, en esas condiciones no es aplicable.3.
Volver arribaLas fuerzas que actan hidrostticamente sobre otro
cuerpo lo hacen distribuidas por toda la superficie de contacto que
tengan con el mismo, la integral de estas fuerzas de superficie
(presiones) nos dar una resultante de fuerzas ubicada en el centro
de gravedad, esto nos permite vlidamente y por simplicidad el
imaginar abstractamente que est actuando una solo fuerza all, pero
lo concreto es que no existe en la realidad una fuerza aplicada en
el centro de gravedad.4. Volver arribaVitruvius.De Architectura,
Book IX, paragraphs 912, text in English and Latin.University of
Chicago. Consultado el 30-08-2007.5. Volver arribaIncompressibility
of Water.Harvard University. Consultado el 27-02-2008.
Fuerza de empuje y Principio de Arqumedes
Cuando se sumerge un cuerpo en un lquido parece que pesara
menos. Lo podemos sentir cuando nos sumergimos en una piscina, o
cuando tomamos algo por debajo del agua, los objetos parecieran que
pesan menos. Esto es debido a que,todo cuerpo sumergido recibe una
fuerza de abajo hacia arriba.Cuando en un vaso lleno de agua
sumergimos un objeto, podemos ver que el nivel del lquido sube y se
derrama cierta cantidad de lquido. Se puede decir queun cuerpo que
flota desplaza parte del agua.
El lquido ejerce fuerza hacia arriba.
Arqumedes, quien era un notable matemtico y cientfico griego, se
percat de estas conclusiones mientras se baaba en una tina, al
comprobar cmo el agua se desbordaba y se derramaba, y postul la
siguiente ley que lleva su nombre:Principio de ArqumedesTodo cuerpo
sumergido en un lquido recibe un empuje, de abajo hacia arriba,
igual al peso del lquido desalojado.Cuerpos sumergidosSobre un
cuerpo sumergido actan dos fuerzas; supeso, que es vertical y hacia
abajo y elempujeque es vertical pero hacia arriba.Si queremos saber
si un cuerpo flota es necesario conocer supeso especfico, que es
igual a supeso dividido por su volumen.Entonces, se pueden producir
tres casos:1.si el peso es mayor que el empuje ( P > E ), el
cuerpo se hunde. Es decir, el peso especfico del cuerpo es mayor al
del lquido.2.si el peso es igual que el empuje ( P = E ), el cuerpo
no se hunde ni emerge. El peso especfico del cuerpo es igual al del
lquido.3. Si el peso es menor que el empuje ( P < E ), el cuerpo
flota. El peso especfico del cuerpo es menor al del lquido.
Cuerpos sumergidos: tres casos.
Ejemplo, con un caso prctico: por qu los barcos no se
hunden?
Los barcos no se hunden porque su peso especfico es menor al
peso especfico del agua, por lo que se produce un empuje mayor que
mantiene el barco a flote.Esto a pesar de que el hierro o acero con
que estn hechos generalmente los barcos es de peso especfico mayor
al del agua y se hunde (un pedazo de hierro en el agua se va al
fondo), pero si consideramos todas las partes del barco incluyendo
los compartimientos vacos, el peso especfico general del barco
disminuye y es menor al del agua, lo que hace que ste se mantenga a
flote.Ver:Principio de Arqumedes
Principio de ArqumedesEnerga potencial mnima.Energa potencial de
un cuerpo que se mueve en el seno de un fluidoEnerga potencial de
un cuerpo parcialmente sumergidoActividades
Principio de ArqumedesEl principio de Arqumedes afirma que todo
cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y
hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.La explicacin del
principio de Arqumedes consta de dos partes como se indica en la
figuras:1. El estudio de las fuerzas sobre una porcin de fluido en
equilibrio con el resto del fluido.2. La sustitucin de dicha porcin
de fluido por un cuerpo slido de la misma forma y dimensiones.
Porcin de fluido en equilibrio con el resto del
fluido.Consideremos, en primer lugar, las fuerzas sobre una porcin
de fluido en equilibrio con el resto de fluido. La fuerza que
ejerce lapresindel fluido sobre la superficie de separacin es igual
apdS, dondepsolamente depende de la profundidad ydSes un elemento
de superficie.Puesto que la porcin defluido se encuentra en
equilibrio, la resultante de las fuerzas debidas a la presin se
debe anular con el peso de dicha porcin de fluido. A esta
resultante la denominamos empuje y su punto de aplicacin es el
centro de masa de la porcin de fluido, denominado centro de
empuje.De este modo, para una porcin de fluido en equilibrio con el
resto, se cumpleEmpuje=peso=fgVEl peso de la porcin de fluido es
igual al producto de la densidad del fluidof por la aceleracin de
la gravedadgy por el volumen de dicha porcinV.Se sustituye la
porcin de fluido por un cuerpo slido de la misma forma y
dimensiones.Si sustituimos la porcin de fluido por un cuerpo slido
de la misma forma y dimensiones. Las fuerzas debidas a la presin no
cambian, por tanto, su resultante que hemos denominado empuje es la
misma y acta en el mismo punto, denominado centro de empuje.Lo que
cambia es el peso del cuerpo slido y su punto de aplicacin que es
el centro de masa, que puede o no coincidir con el centro de
empuje.Por tanto, sobre el cuerpo actan dos fuerzas: el empuje y el
peso del cuerpo, que no tienen en principio el mismo valor ni estn
aplicadas en el mismo punto.En los casos ms simples, supondremos
que el slido y el fluido son homogneos y por tanto, coinciden el
centro de masa del cuerpo con el centro de empuje.
Ejemplo:Supongamos un cuerpo sumergido de densidadrodeado por un
fluido de densidadf. El rea de la base del cuerpo esAy su
alturah.
La presin debida al fluido sobre la base superior esp1=fgx, y la
presin debida al fluido en la base inferior esp2=fg(x+h). La presin
sobre la superficie lateral es variable y depende de la altura, est
comprendida entrep1yp2.Las fuerzas debidas a la presin del fluido
sobre la superficie lateral se anulan. Las otras fuerzas sobre el
cuerpo son las siguientes: Peso del cuerpo,mg Fuerza debida a la
presin sobre la base superior,p1A Fuerza debida a la presin sobre
la base inferior,p2AEn el equilibrio tendremos quemg+p1A=
p2Amg+fgxA=fg(x+h)Ao bien,mg=fhAgComo la presin en la cara inferior
del cuerpop2es mayor que la presin en la cara superiorp1, la
diferencia esfgh.El resultado es una fuerza hacia arribafghAsobre
el cuerpo debida al fluido que le rodea.Como vemos, la fuerza de
empuje tiene su origen en la diferencia de presin entre la parte
superior y la parte inferior del cuerpo sumergido en el fluido.Con
esta explicacin surge un problema interesante y debatido.
Supongamos que un cuerpo de base plana (cilndrico o en forma de
paraleppedo) cuya densidad es mayor que la del fluido, descansa en
el fondo del recipiente.Si no hay fluido entre el cuerpo y el fondo
del recipiente desaparece la fuerza de empuje?, tal como se muestra
en la figura
Si se llena un recipiente con agua y se coloca un cuerpo en el
fondo, el cuerpo quedara en reposo sujeto por su propio pesomgy la
fuerzap1Aque ejerce la columna de fluido situada por encima del
cuerpo, incluso si la densidad del cuerpo fuese menor que la del
fluido. La experiencia demuestra que el cuerpo flota y llega a la
superficie.El principio de Arqumedes sigue siendo aplicable en
todos los casos y se enuncia en muchos textos de Fsica del
siguiente modo:Cuando un cuerpo est parcialmente o totalmente
sumergido en el fluido que le rodea, una fuerza de empuje acta
sobre el cuerpo. Dicha fuerza tiene direccin hacia arriba y su
magnitud es igual al peso del fluido que ha sido desalojado por el
cuerpo.
Energa potencial mnima.En este apartado, se estudia el principio
de Arqumedes como un ejemplo, de cmo la Naturaleza busca minimizar
la energa.
Supongamos un cuerpo en forma de paraleppedo de alturah,
seccinAy de densidads. El fluido est contenido en un recipiente de
seccinS hasta una alturab. La densidad del fluido esf>s.Se
libera el cuerpo, oscila hacia arriba y hacia abajo, hasta que
alcanza el equilibrio flotando sobre el lquido sumergido una
longitudx. El lquido del recipiente asciende hasta una alturad.
Como la cantidad de lquido no ha variadoSb=Sd-Ax
Hay que calcularx, de modo que la energa potencial del sistema
formado por el cuerpo y el fluido sea mnima.Tomamos el fondo del
recipiente como nivel de referencia de la energa potencial.El
centro de masa del cuerpo se encuentra a una alturad-x+h/2. Su
energa potencial esEs=(sAh)g(d-x+h/2)
Para calcular elcentro de masasdel fluido, consideramos el
fluido como una figura slida de seccinSy alturada la que le falta
una porcin de seccinAy alturax.
El centro de masas de la figura completa, de volumenSdesd/2 El
centro de masas del hueco, de volumenAx,est a una altura
(d-x/2)
La energa potencial del fluido esEf=f(Sb)gyfLa energa potencial
total esEp=Es+Ef
El valor de la constante aditiva cte, depende de la eleccin del
nivel de referencia de la energa potencial.En la figura, se
representa la energa potencialEp(x) para un cuerpo de alturah=1.0,
densidads=0.4, parcialmente sumergido en un lquido de
densidadf=1.0.
La funcin presenta un mnimo, que se calcula derivando la energa
potencial con respecto dexe igualando a cero
En la posicin de equilibrio, el cuerpo se encuentra
sumergido
Energa potencial de un cuerpo que se mueve en el seno de un
fluidoCuando un globo de helio asciende en el aire actan sobre el
globo las siguientes fuerzas: El peso del globoFg=mgj. El
empujeFe=fVgj, siendof la densidad del fluido (aire). La fuerza de
rozamientoFrdebida a la resistencia del aire
Dada lafuerza conservativapodemos determinar la frmula de la
energa potencial asociada, integrando
La fuerza conservativa pesoFg=mgjest asociada con la energa
potencialEg=mgy. Por la misma razn, la fuerza conservativa
empujeFe=Vgjest asociada a la energa potencialEe=-fVgy.Dada la
energa potencial podemos obtener la fuerza conservativa,
derivando
La energa potencial asociada con las dos fuerzas conservativas
esEp=(mg-fVg)yA medida que el globo asciende en el aire con
velocidad constante experimenta una fuerza de rozamientoFrdebida a
la resistencia del aire. La resultante de las fuerzas que actan
sobre el globo debe ser cero.fVg- mg-Fr=0ComofVg> mga medida que
el globo asciende su energa potencialEpdisminuye.Empleando
elbalance de energaobtenemos la misma conclusin
El trabajo de las fuerzas no conservativasFncmodifica la energa
total (cintica ms potencial) de la partcula. Como el trabajo de la
fuerza de rozamiento es negativo y la energa cinticaEkno cambia
(velocidad constante), concluimos que la energa potencial
finalEpBes menor que la energa potencia inicialEpA.En la pgina
titulada "movimiento de un cuerpo en el seno de un fluido ideal",
estudiaremos la dinmica del cuerpo y aplicaremos el principio de
conservacin de la energa.Energa potencial de un cuerpo parcialmente
sumergidoEn el apartado anterior, estudiamos laenerga potencial de
un cuerpo totalmente sumergidoen un fluido (un globo de helio en la
atmsfera). Ahora vamos a suponer un bloque cilndrico que se sita
sobre la superficie de un fluido (por ejemplo agua).Pueden ocurrir
dos casos: Que el bloque se sumerja parcialmente si la densidad del
cuerpo slido es menor que la densidad del fluido,s