EQUILIBRIOS
Equilibrio de los cuerpos sumergidos
De
acuerdo con el principio de ArquĂmedes, para que un cuerpo sumergido en un
lĂquido estĂ© en equilibrio, la fuerza de empuje E y el peso P han de ser iguales en magnitudes y, ademĂĄs, han de aplicarse en el mismo
punto. En este caso, la fuerza resultante R es cero y también lo es
el momento M, con lo cual se dan las dos condiciones de equilibrio.
La condiciĂłn E = P equivale de hecho a que las densidades del
cuerpo y del lĂquido sean iguales. Por lo tanto, el equilibrio del cuerpo
sumergido es indiferente.
Equilibrio de los cuerpos flotantes
Si
un cuerpo sumergido sale a flote es porque el empuje predomina sobre el
peso (E>P). En el equilibrio ambas fuerzas aplicadas sobre puntos
diferentes estarĂĄn alineadas, tal es el caso de las embarcaciones en aguas
tranquilas. Si por efecto de una fuerza lateral, como la producida por un
golpe de mar, el eje vertical del navĂo se inclinara hacia un lado,
aparecerĂĄ un par de fuerzas que harĂĄn oscilar el barco de un lado a otro.
Cuanto mayor sea el momento M del par, mayor serĂĄ la estabilidad
del navĂo, es decir, la capacidad para recuperar la verticalidad. Ello se
consigue diseñando convenientemente el casco y repartiendo la carga de
modo que rebaje la posiciĂłn del centro de gravedad, con lo que se consigue
aumentar el brazo del par.
|
Ejercicio resuelto:
Entonces:
Comparando los dos resultados se puede ver que el mercurio ejerce mayor fuerza
de empuje sobre la esfera.
ManĂłmetros y BarĂłmetros
La mayorĂa de
los medidores de presiĂłn o manĂłmetros, miden la diferencia entre la
presión de un fluido y la presión atmosférica local. Para pequeñas
diferencias de presiĂłn se emplea un manĂłmetro que consiste en un tubo en
forma de U con un extremo conectado al recipiente que contiene el fluido y
el otro extremo abierto a la atmĂłsfera. El tubo contiene un lĂquido, como
agua, aceite o mercurio, y la diferencia entre los niveles del lĂquido en
ambas ramas indica la diferencia entre la presiĂłn del recipiente y la
presión atmosférica local.
El barómetro es el aparato con el que se mide la presión atmosférica.
Como en el caso de los manómetros, los hay también de mercurio y
metĂĄlicos. Los primeros se basan en el dispositivo utilizado por
Torricelli en sus experimentos. El llamado barĂłmetro de fortĂn es, de
hecho, una reproducciĂłn mejorada del aparato de Torricelli. Su cubeta
posee un fondo compuesto de un material flexible, por lo que puede ser
alterado mediante un tornillo auxiliar, con el fin de conseguir ajustar el
nivel del mercurio de la cubeta al cero de la escala graduada cada vez que
se efectĂșa una medida. Los barĂłmetros de sifĂłn son simples manĂłmetros de
tubo cerrado en los cuales la rama corta del tubo en J hace las veces de
cubeta y la rama larga de tubo de Torricelli. Los barĂłmetros metĂĄlicos o
aneroides constan de una caja metĂĄlica de paredes relativamente elĂĄsticas,
en cuyo interior se ha efectuado el vacĂo. Un resorte metĂĄlico hace que
las paredes de la caja estén separadas. En su ausencia dichas paredes
tenderĂan a aproximarse por efecto de la presiĂłn exterior. Por igual
procedimiento variaciones en la presión atmosférica producen cambios en la
forma de la caja que se transmiten al resorte y éste los indica, a través
de un mecanismo de amplificaciĂłn, sobre una escala graduada en unidades de
presiĂłn. Los barĂłmetros metĂĄlicos pueden mortificarse de forma que sus
resultados queden registrados en un papel. De este modo se puede disponer
de informaciĂłn sobre cĂłmo varĂa la presiĂłn atmosfĂ©rica con el tiempo.
|