EL COMIENZO DE ARQUÍMEDES
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”).
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