69. Problema 3 de PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
Curso de Física para el grado 4° de Educación Secundaria Obligatoria (ESO) en España.
Clase No. 69: Problema 3 de Principio de Arquímedes.
Tema: Estática en Fluidos.
Video producido por Julioprofe en asociación con el proyecto educativo CIBERMATEX (http://cibermatex.net).
Sitio Oficial de Julioprofe: http://www.julioprofe.net
 Para este problema realizamos un gráfico que nos ilustre el iceberg, es decir el bloque de hielo flotando en el océano polar y el problema nos da los siguientes datos, la densidad del agua de mar que es igual a 1.028 gramos sobre centímetro cúbico y nos da también la densidad del hielo, la densidad del hielo que tiene un valor de 0.92 gramos sobre centímetro cúbico. Vamos a identificar las fuerzas que intervienen en este problema, tenemos el peso del iceberg, recordemos que el peso siempre va dirigido hacia abajo y también como el iceberg está flotando, quiere decir que hay una fuerza hacia arriba que lo sostiene y esa fuerza será el empuje que realiza el agua, entonces la fuerza de empuje que representamos con este vector de color verde, entonces tenemos dos fuerzas que se encuentran equilibradas porque tenemos flotación en el bloque de hielo, por lo tanto nuestro punto de partida para empezar a resolver este problema es considerar que el empuje será igual al peso, si la fuerza de empuje que ejerce el agua es igual al peso del iceberg porque se encuentra en equilibrio vertical, entonces tenemos empuje del agua igual al peso del iceberg, el empuje del agua, recordemos que el principio de Archimedes viene dado por la densidad del líquido que en este caso sería la densidad del agua del mar multiplicada por la gravedad multiplicada por el volumen sumergido del iceberg, igual al peso del iceberg que es la masa del mismo multiplicada por la gravedad, en ambos lados de la ecuación vemos que la gravedad se encuentra multiplicando por lo tanto podemos quitarla y nos queda que la densidad del agua del mar por el volumen sumergido es igual a la masa del iceberg, entonces vamos a hacer lo siguiente, recordemos que densidad se define como masa sobre volumen, si nosotros despejamos la masa nos queda igual a la densidad por volumen, entonces la masa del iceberg será igual a la densidad del hielo por el volumen de todo el iceberg, entonces vamos a reemplazarlo por acá, densidad del agua del mar por volumen sumergido es igual, entonces aquí hacemos la sustitución, densidad del hielo, la sustancia de la cual está hecho el iceberg por el volumen total del iceberg, entonces borramos por aquí esto y a continuación vamos a hacer el siguiente despeje, vamos a despejar el volumen sumergido, para ello entonces dejamos en el lado derecho densidad del hielo por volumen del iceberg y pasamos a dividir la densidad del agua de mar, el problema nos ha dado los datos de las densidades del hielo y del agua de mar, entonces tenemos que volumen sumergido será igual a densidad del hielo 0.92 gramos sobre centímetro cúbico por volumen del iceberg y todo esto dividido entre la densidad del agua de mar que es 1.028 gramos sobre centímetro cúbico, aquí las unidades de densidad, es decir gramos sobre centímetro cúbico se cancelan y realizando la operación eso nos da aproximadamente 0.89 por el volumen del iceberg, esto que quiere decir que en el iceberg el volumen sumergido corresponde al 89% del volumen de todo el iceberg, entonces volviendo al dibujito que presentamos al comienzo, aquí tenemos el iceberg, el bloque de hielo, tenemos la superficie del agua del océano polar, entonces la parte sumergida, es decir todo esto de aquí, el volumen sumergido del iceberg corresponde al 89% del volumen total del bloque de hielo, por lo tanto la parte visible, la parte que nosotros logramos observar por encima del nivel del agua será el 11%, de esta manera entonces hemos resuelto el problema. Subtítulos realizados por la comunidad de Amara.org
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