El principio de Arquímedes  o  🚢 ¿Por qué flotan los barcos?
¿Cómo es posible que un objeto tan pesado como un barco no se hunda? Conoce lo que descubrió Arquímedes de Siracusa aquella vez que dijo: "¡Eureka!"
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Guión: Tonatiuh Moreno
Ilustraciones:  Andrea Hernández: https://www.instagram.com/anhemona/
Voz: Javier Lacroix https://twitter.com/javierlacroix
Música: Miguel Solís, Mary Camarena y Jorge Verdín
Animación: Alejandra Espinosa https://www.instagram.com/alepan_ca/
Edición: Erick Blackmer https://www.imdb.com/name/nm8710137/
 ¿Qué es más pesado, una monedita o un barco trasatlántico? ¡Evidentemente el barco! Entonces, ¿por qué el barco flota tan campante mientras que la monedita se hunde hasta el fondo? Este fenómeno lo explica una de las proposiciones científicas más útiles y antiguas, de hace más de dos mil doscientos años. El principio de Arquímedes o ¿Por qué flotan los barcos? Este video se hizo gracias al patrocinio de Platzi, la plataforma online con las habilidades para triunfar en el nuevo ecosistema digital. Si te gusta aprender te recomendamos visitar Platzi.com y conocer los cursos que ofrece acerca de ciencias, emprendimiento, programación, diseño y mil cosas más. Como eres público de Curiosamente ya te ganaste un descuento. Visita el link que te dejamos en la descripción y con Platzi ¡nunca pares de aprender! Cuenta la leyenda que el buen Arquímedes, que vivía en Siracusa y que había estudiado física y matemáticas en Alejandría, un día fue llamado por el rey Hierón II. Arquímedes, fíjate que mandé hacer esta corona de oro, pero el orfebre que la fabricó me da mala espina. Creo que es posible que no sea oro puro, sino que podría estar mezclado con otro metal. Tú que eres tan listo, ¿cómo podemos saber si es de oro o me hicieron trampa? Sabemos que el oro es más denso que otros metales, o sea que si tenemos dos objetos del mismo volumen, uno de oro y otro de, digamos, plata, el objeto de oro pesaría más. Si comparamos el peso de la corona con el de un objeto de oro del mismo volumen y la corona pesa menos, sabremos que fue adulterada. El problema es que no sabemos el volumen de la corona. Si fuera un cubo sería muy fácil de medir. ¿Su majestad, me permite convertir la corona en un cubo? ¿Eh? ¡Pero por supuesto que no! Entonces, deme un tiempo para pensar en una solución. Así, Arquímedes estuvo pensando en el asunto durante varios días sin llegar a resolver el problema. Hasta que, cansado, decidió darse un baño. Cuando se metió en la tina, vio cómo el agua subía y se derramaba. Ahí fue donde le surgió la respuesta. Emocionado, salió de la bañera y, sin fijarse que estaba desnudo, salió a la calle gritando ¡Eureka! ¿Qué en griego significa lo descubrí? ¿De qué se dio cuenta Arquímedes? De que, al sumergirlo, mi cuerpo había desplazado una cantidad de agua y el volumen de esa agua tenía que ser igual al volumen de la parte sumergida de mi cuerpo. Al ser agua, su volumen ya se puede medir fácilmente. Podemos deducir que el peso del fluido desplazado es igual al peso del objeto fuera del agua menos el peso del objeto dentro del agua. Por lo tanto, para saber el volumen de la corona, se puede sumergir en agua y medir el volumen de agua que haya desplazado hacia arriba. Entonces ya se puede comparar el peso de la corona con el de un objeto de oro del mismo volumen. Dice la leyenda que resultó que sí había trampa y que el orfebre fue duramente castigado. No sabemos si la leyenda del Eureka es cierta. Otra versión dice que el monarca no le pidió ayuda a Arquímedes con una corona, sino con un barco. Pero sí es cierto que Arquímedes en su obra Sobre los cuerpos flotantes escribió que los objetos desplazan una cantidad de fluido igual a su volumen y describió el principio que lleva su nombre. Cualquier objeto sumergido en un fluido experimenta una fuerza de empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado. Seguramente Arquímedes, al meterse en la tina, sintió lo mismo que tú sientes cuando entras a una alberca, como que pesas menos. Realmente tu peso es el mismo, pero estás experimentando ese empuje vertical que los físicos llaman flotabilidad. Ya ves cómo esto tiene que ver con los barcos. Y el empuje es igual al peso del fluido que desalojaste. Si estás nadando en el mar sentirás un empuje todavía mayor, porque el agua salada es más densa, el mismo volumen equivale a mayor peso. Aquí conviene definir qué es densidad. Es la cantidad de materia que algo tiene por unidad de volumen. Un decímetro cúbico, o un litro, de agua es más denso que un litro de aceite, y un decímetro cúbico de hierro es más denso que uno de madera. Una moneda puede flotar en un vaso de mercurio porque el mercurio es más denso que el níquel, y un globo se eleva porque el helio es menos denso que el aire. Y sí, los gases también son fluidos. El principio de Arquímedes se puede expresar con esta fórmula. Le pedimos a nuestros amigos Kukis González y José Andalón, del canal Math2Me, que nos la expliquen de manera sencilla. Hola Javier, la fórmula dice que el empuje es igual al peso específico del fluido multiplicado por el volumen desplazado. O lo que es lo mismo, es igual a la densidad del fluido multiplicada por la fuerza de gravedad multiplicada por el volumen desplazado. Veamos un ejemplo. Supongamos que queremos saber cuál es la fuerza de empuje que experimenta un cubo de cierto nuevo material que sumergimos en agua para saber si flotará o se hundirá. La densidad la mediremos en kilogramos por metro cúbico, la gravedad en metros por segundo al cuadrado y el volumen en metros cúbicos. Los datos que tenemos son, el cubo mide 20 centímetros de alto y pesa 57 kilos. La densidad del agua es de mil kilos sobre metro cúbico y la gravedad, como estamos en la tierra, es de 9.81 metros sobre segundo al cuadrado. Primero calculemos el volumen del cubo, 20 por 20 por 20 son 8 mil centímetros cúbicos, o sea 0.008 metros cúbicos. Entonces el empuje es mil por 9.81 por 0.008. El resultado es 78.48. Los metros cúbicos se cancelan y quedan kilómetros por metro sobre segundo al cuadrado o es lo mismo que newtons, que es la unidad de fuerza. El cubo experimenta un empuje hacia arriba de 78.48 newtons, pero ¿se hundirá o flotará? Eso depende de si el peso del cubo es mayor o menor que el empuje. Si el peso es mayor, se hundirá, si es menor, flotará y si son iguales, se quedará suspendido en el fluido sin moverse hacia arriba o hacia abajo. Sabemos que el cubo del nuevo material tiene una masa de 57 kilos. Si lo multiplicamos por la fuerza de gravedad de 9.81 metros sobre segundo obtenemos 559.17 newtons. Mucho más que el empuje, el nuevo material se hundirá. Otra manera de plantearlo es reordenando la igualdad que encontró Arquímedes. El peso del objeto en el fluido es igual que el peso del objeto fuera del agua menos el peso del fluido desplazado. Si ese número es positivo, se hundirá, si el número es negativo, flotará. ¡Ah, gracias amigos! Te invitamos a visitar Math2Me y aprender matemáticas de manera fácil y divertida. Pero ¿podríamos hacer que un material más denso que el agua flote en ella? Volvamos al ejemplo de la moneda y el barco y hagamos un experimento. Necesitas una bolita de plastilina y un recipiente con agua. ¿Qué crees que pase si dejas la bolita en el agua? Claro, la bolita se hundirá. Experimenta un empuje, sí, por eso cae más lentamente que si la dejas caer en el aire. Pero el empuje es menor que el peso de la bolita y por eso acaba en el fondo. ¿Pero se te ocurre una manera de hacer que esa plastilina flote sin agregarle ni quitarle nada? Probemos esto. Moldea la plastilina y dale la forma de un cuenco, colócala sobre la superficie del agua y… ¡eureka! ¡Flota! ¿Por qué? Si pesa exactamente lo mismo que antes. Al darle forma cóncava estás aumentando el volumen que ocupa el cuerpo, lo que desplaza un volumen y peso mayor de fluido que ejerce un empuje suficiente para mantener la plastilina a flote. Otra manera de verlo es que si combinas la plastilina con el aire que contiene, la densidad total del objeto es menor que la del agua. Y por eso se mantiene arriba, porque si tuviera un agujero y se metiera el agua, se hundiría. Por eso flotan los barcos. El barco no es sólo el metal, la forma que tiene le permite contener una gran cantidad de aire que desplaza un volumen de agua suficiente para generar un empuje que mantenga a los pasajeros secos y seguros. A menos que lo ataque un iceberg. Lo que importa no es el peso, sino la densidad. O sea, un barco es menos denso que una moneda. El principio de Arquímedes es una pieza clave en la disciplina que estudia los líquidos en reposo llamada hidrostática. Y tiene aplicaciones no sólo en la construcción de barcos, sino también en el diseño de globos y dirigibles, y en el uso del aparato que mide la densidad de los fluidos, el densímetro. Gracias a él, los submarinos pueden subir y bajar en el océano, así como lo hacen los peces, usando el mismo principio. ¡Curiosamente! Muchas gracias a Alex Andalón del canal Mat2Me por su asesoría matemática. Date una vuelta por su canal para aprender matemáticas de manera fácil y rápida. Y si te interesa un curso completo, busca el curso de matemáticas para física que tiene Platzi, o cualquiera de los más de mil cursos de ciencia, emprendimiento y negocios que tienen. Si quieres un descuento, da click en los links que te dejamos en la descripción. ¡Ah! Y suscríbete a nuestro canal, dale like al video y compártelo.
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Otra manera de verlo es que si combinas la"}, {"start": 546.0200000000001, "end": 552.94, "text": " plastilina con el aire que contiene, la densidad total del objeto es menor que la del agua."}, {"start": 552.94, "end": 558.38, "text": " Y por eso se mantiene arriba, porque si tuviera un agujero y se metiera el agua, se hundir\u00eda."}, {"start": 558.38, "end": 564.6600000000001, "text": " Por eso flotan los barcos. El barco no es s\u00f3lo el metal, la forma que tiene le permite"}, {"start": 564.66, "end": 571.04, "text": " contener una gran cantidad de aire que desplaza un volumen de agua suficiente para generar"}, {"start": 571.04, "end": 577.38, "text": " un empuje que mantenga a los pasajeros secos y seguros. A menos que lo ataque un iceberg."}, {"start": 577.38, "end": 586.98, "text": " Lo que importa no es el peso, sino la densidad. O sea, un barco es menos denso que una moneda."}, {"start": 586.98, "end": 591.5799999999999, "text": " El principio de Arqu\u00edmedes es una pieza clave en la disciplina que estudia los l\u00edquidos"}, {"start": 591.58, "end": 597.46, "text": " en reposo llamada hidrost\u00e1tica. Y tiene aplicaciones no s\u00f3lo en la construcci\u00f3n de barcos, sino"}, {"start": 597.46, "end": 602.82, "text": " tambi\u00e9n en el dise\u00f1o de globos y dirigibles, y en el uso del aparato que mide la densidad"}, {"start": 602.82, "end": 608.62, "text": " de los fluidos, el dens\u00edmetro. Gracias a \u00e9l, los submarinos pueden subir y bajar en"}, {"start": 608.62, "end": 616.1800000000001, "text": " el oc\u00e9ano, as\u00ed como lo hacen los peces, usando el mismo principio. \u00a1Curiosamente!"}, {"start": 616.1800000000001, "end": 621.22, "text": " Muchas gracias a Alex Andal\u00f3n del canal Mat2Me por su asesor\u00eda matem\u00e1tica."}, {"start": 621.22, "end": 626.02, "text": " Date una vuelta por su canal para aprender matem\u00e1ticas de manera f\u00e1cil y r\u00e1pida. Y"}, {"start": 626.02, "end": 631.1, "text": " si te interesa un curso completo, busca el curso de matem\u00e1ticas para f\u00edsica que tiene"}, {"start": 631.1, "end": 636.82, "text": " Platzi, o cualquiera de los m\u00e1s de mil cursos de ciencia, emprendimiento y negocios que"}, {"start": 636.82, "end": 641.74, "text": " tienen. Si quieres un descuento, da click en los links que te dejamos en la descripci\u00f3n."}, {"start": 641.74, "end": 651.5, "text": " \u00a1Ah! 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