2. FLOTABILIDAD
Un cuerpo en un fluido , ya sea que flote o este sumergido, experimenta una fuerza
hacia arriba igual al peso del fluido que desplaza.
La fuerza de flotación actúa en dirección vertical hacia arriba a través del centroide del
volumen desplazado, y se define en forma matemática por medio del principio de
Arquímedes, como:
3. PROCEDIMIENTO PARA RESOLVER PROBLEMAS
DE FLOTACION
Determinar el objetivo para la solución del problema (fuerza, peso, volumen o peso especifico)
Dibujar un diagrama de cuerpo libre del objeto en el fluido. Mostrar todas las fuerzas que actúen sobre el cuerpo
libre en dirección vertical.
Escribir la ecuación de equilibrio estático en la dirección vertical 𝐹𝑉 = 0, (Dirección positiva, hacia arriba).
Tener presentes los conceptos siguientes:
- Un objeto cuyo peso especifico promedio es menor que el del fluido tendera a flotar, debido a que w < Fb con el
objeto sumergido.
- Un objeto cuyo peso especifico promedio es mayor que el del fluido tendera a hundirse, debido a que w > Fb con
el objeto sumergido.
- La flotabilidad neutral ocurre cuando un cuerpo permanece en una posición dada, donde sea que se sumerja en un
fluido. Un objeto cuyo peso especifico promedioes igual al del fluido tiene flotabilidad neutral.
4. Materiales para Flotabilidad
El diseño de cuerpos que floten requieren el uso de materiales ligeros que ofrezcan un
grado elevado de flotabilidad. Es común que el material, tenga las propiedades
siguientes:
- Peso especifico y densidad bajos.
- Poca o ninguna tendencia a absorber el fluido.
- Compatibilidad con el fluido en que operara.
- Capacidad de adoptar formas apropiadas.
- Capacidad de soportar las presiones del fluido a que estara sujeto.
- Resistencia a la abrasión y tolerancia a los daños.
- Apariencia atractiva.
5. ESTABILIDAD DE CUERPOS SUMERGIDOS
POR COMPLETO
La condición de estabilidad para los cuerpos sumergidos por completo en un fluido es que su
centro de gravedad esté por debajo de su centro de flotabilidad.
Un cuerpo en un fluido se considera estable si regresa a su posición original después de
habérsele dado un giro pequeño sobre un eje horizontal. Ejemplo: Submarinos
El centro de flotabilidad de un cuerpo se encuentra en el centroide del volumen desplazado de
fluido, y es a través de dicho punto que la fuerza de flotación actúa en dirección vertical.
El peso del cuerpo actúa verticalmente hacia abajo a través del centro de gravedad.
6. Vehículo de inmersión profunda Alvin:
La figura (a) muestra la sección transversal de la forma
aproximada del vehículo, con el cg y el cb en sus
posiciones respectivas a lo largo de la línea vertical
central del casco.
La figura (b) ilustra el casco con cierto desplazamiento
angular y con el peso total w actuando verticalmente
hacia abajo a través del cg, y la fuerza de flotación Fb
que actúa hacia arriba en forma vertical a través del cb.
Debido a que en este caso las líneas de acción de estas
fuerzas están desplazadas, crean un par estabilizador
que devuelve a la nave a su orientación original, lo que
demuestra su estabilidad.
