El principio de Arquímedes: aprende jugando en familia

¿Quieres realizar este experimento con tu hijo? Veamos algunas claves.

Un aspecto básico para entender todo lo demás: la densidad

¿Qué es la densidad? Simbolizada usualmente mediante la letra griega ro (ρ), es lo que llamamos una magnitud escalar. En una definición de tipo tradicional, podríamos decir que es la relación entre la masa y el volumen de un determinado cuerpo o sustancia. Así, expresaríamos dicha relación mediante la fórmula densidad igual a masa partida por volumen.

Contamos con dos ejemplos prácticos de lo expuesto que pueden ser comprobados con facilidad. Si dejamos caer dos cubitos de hielo a un recipiente con agua, veremos que estos flotan. Igualmente, si añadimos una pequeña cantidad de aceite, veremos que esta permanece en la superficie y no se mezcla con el agua. ¿Por qué sucede? Porque la densidad del hielo y del aceite es inferior a la del agua líquida. O, dicho de otra forma, la cantidad de gramos por centímetro cúbico del agua es superior. Conviene añadir que el agua marina, dada su composición, es más densa.

Principio de Arquímedes: definición

Arquímedes de Siracusa (287-212 a.C.) fue un brillante y célebre científico, oriundo del mundo helénico. Aportó gran cantidad de avances a campos como las matemáticas, la astronomía, la filosofía o la ingeniería. Y desarrolló inventos con múltiples aplicaciones en la agricultura y los campos de batalla de la antigüedad.

¿Qué es el principio de Arquímedes? Este principio físico afirma que: un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado. Cuya fórmula es: E = Pe V = ρf g V.

El peso del fluido desplazado al introducir un objeto dentro del recipiente del agua es igual al peso de dicho objeto fuera del agua menos el peso del objeto dentro del agua. En un recipiente a punto de rebosar, se mediría el líquido que es desplazado fuera del mismo.

El principio de flotación. ¿Por qué flotan los barcos?

Puede resultar sorprendente comprobar que un barco de decenas de miles de toneladas flota mientras que una simple piedra se hunde con gran rapidez. Pero, en el caso de los barcos, se debe tener presente que estos albergan en su interior una enorme cantidad de aire. Y que, por tanto, la densidad de este objeto se ve dramáticamente alterada. Pues el barco pasa a ocupar una masa mucho menor en un gran volumen. El barco ha sido modelado conforme a sus necesidades de flotabilidad. Gran parte de sus elementos se hundirían por sí solos. Así como también lo haría el propio barco si sufriese un desperfecto que alterase su equilibrio.

¿Cómo surgió el Principio de Arquímedes?

La leyenda cuenta que Arquímedes dio con el principio que lleva su nombre mientras intentaba averiguar si la corona de Hierón II había sido adulterada con algún metal ajeno al oro. La corona era un objeto de forma irregular y se percató de que debía calcular su volumen. Fue al introducirse en una bañera y comprobar cómo actuaba el líquido que esta contenía al introducir su cuerpo, cuando dio con la clave. Dicha leyenda añade, de forma pintoresca, que el sabio habría abandonado su baño a la carrera, totalmente desnudo y gritando “¡eureka!” (que en griego significa “lo encontré”).

Arquímedes habría comparado la densidad de la corona y la de la supuesta cantidad de oro empleada mediante una balanza sumergida.

Experimentos del principio de Arquímedes

Cambia la forma y el material para hacer flotar un objeto

https://www.youtube.com/watch?v=7gk3RFf1_Qk&ab_channel=Uscience

Para realizar este experimento necesitas unos cuantos materiales, todos muy sencillos:

1. Un recipiente transparente.
2. Plastilina.
3. Papel de aluminio o de plata.
4. Agua.

A continuación, ejecuta los siguientes pasos:

1. Rellena el recipiente con agua hasta la mitad.
2. Toma la plastilina en su forma base y haz que tu hijo o hija la deje caer en el interior del recipiente. Esta se hundirá, al ser más densa que el agua.
3. Toma cantidades algo más pequeñas de plastilina y déjalas caer. Igualmente, modela formas macizas con el material. Este se seguirá hundiendo.
4. Ahora, haz que tu hijo o hija modele la plastilina hasta darle la forma apropiada de un cuenco. De este modo, al depositar la plastilina en el agua, esta deberá flotar, demostrando el principio que le has expuesto.
5. Que modele el aluminio y lo deje caer en el agua. Este flotará cualquiera que sea su forma, demostrando una parte más de dicho principio.
6. Finalmente, que modele el aluminio con una forma similar a la de un cuenco o barco. Y que añada algunos pedazos de plastilina (que por sí sola se hundiría) sobre su superficie.

Cambia la densidad de un líquido y haz que un objeto flote

Para este caso necesitarás los siguientes elementos:

1. Agua
2. Sal
3. Azúcar
4. 3 huevos
5. 3 vasos

Con ellos debes seguir los siguientes pasos:

1. Llena los 3 vasos con agua.
2. En un vaso aplica un poco de sal y revuelve.
3. En otro vaso agrega un poco de azúcar.
4. Ahora pon un huevo en cada vaso

Con este experimento verás cómo la sal y el azúcar modifican la densidad del agua al mezclarse. Es por eso que cuando pongas un huevo en ellas en algunas flotará y en otras no. También puedes agregar un vaso con aceite y vas a ver que algunos objetos que usualmente flotan en el agua en este vaso se hundirán.

Un ejemplo de enseñanza práctica y proactiva

Seguramente, si hubieses tratado de explicar el principio de Arquímedes únicamente mediante complejas fórmulas o largas frases, tu hijo habría perdido interés. Mediante la realización de estos experimentos no solo aprenderá divirtiéndose, sino que además tomará consciencia de la utilidad real de los principios científicos.

Te invitamos a realizar estos y otros experimentos seguros y sencillos en casa. Pasarás un rato ameno en familia y contribuirás de forma positiva a su educación.