Un objeto puede desplazar menos líquido que su volumen total cuando flota parcialmente. Esta distinción es esencial para calcular el empuje. La guía parte de un objeto rígido de un litro y masa de 0,6 kg en un líquido de densidad supuesta 1000 kg/m³. La calculadora separa empuje para un volumen desplazado y estudio de flotación al soltar el objeto.
1. Usa el volumen que realmente desplaza líquido
Para calcular empuje, V es el volumen sumergido que desplaza líquido. No utilices automáticamente todo el volumen del objeto si parte queda fuera. Con ρ = 1000 kg/m³ y g = 9,81 m/s², desplazar 0,0006 m³, equivalentes a 0,6 L, produce 5,886 N hacia arriba. La herramienta también permite despejar V desde un empuje conocido y no negativo.
2. Compara el peso con la inmersión completa
En el modo Flotación introduce masa y volumen total de un objeto rígido. El peso es mg y el empuje máximo de inmersión completa es ρgV_total. Para 0,6 kg y un litro, esos valores son 5,886 y 9,81 N. Al soltarlo completamente sumergido tenderá a ascender. Esta comparación no describe las fuerzas finales cuando ya flota parcialmente.
E = ρgV_desplazado; V_equilibrio = m/ρFlotar exige equilibrar empuje y peso
La fracción indicada es de volumen, no necesariamente de altura. El empuje con todo el objeto sumergido sería 9,81 N y no es el empuje real de su equilibrio parcial.
Comprueba la idea: ¿Un objeto que se hunde deja de recibir empuje?
Ver la explicación
No. Sigue recibiendo el empuje del líquido desplazado. Se hunde al soltarlo si, aun sumergido por completo, ese empuje es menor que su peso, bajo las condiciones de este modelo.
3. Encuentra el volumen de equilibrio
Al flotar sin otras fuerzas verticales, el empuje real se iguala al peso. Por eso V_equilibrio = m/ρ: 0,6 / 1000 = 0,0006 m³. Representa el 60 % del volumen total del ejemplo. La práctica cambia la masa de 0,2 a 1,6 kg conservando un litro y la densidad. Las barras comparan peso y empuje de inmersión completa con la misma escala en newtons.
Práctica interactiva
Cambia la masa del mismo objeto
Volumen total de 1 L, ρ = 1000 kg/m³ y g = 9,81 m/s². Barras de peso y empuje de inmersión completa sobre escala fija de 0 a 16 N.
Con 0,6 kg flota parcialmente: 60 % del volumen sumergido; peso y empuje real = 5,886 N.
4. Interpreta los tres resultados posibles
Si m es menor que ρV_total, hay equilibrio con parte del volumen fuera del líquido. Si son iguales, el modelo permite equilibrio con todo el objeto sumergido; no fija una profundidad única. Si m es mayor, el volumen necesario supera el disponible y el objeto se hunde al soltarlo. No se muestra una fracción sumergida mayor del cien por ciento como si pudiera flotar.
5. Convierte litros y distingue volumen de altura
Un litro equivale a 0,001 m³; mil centímetros cúbicos también. Masa puede escribirse en kg, g o t y densidad en kg/m³ o g/cm³. Los pasos usan SI y ofrecen equivalencias de volumen. El porcentaje sumergido se refiere a volumen; convertirlo en una altura requiere conocer la forma del objeto. El dibujo original usa un bloque uniforme únicamente para explicar el ejemplo.
6. Limita la conclusión a las condiciones elegidas
Se supone líquido en reposo, densidad uniforme, objeto rígido de volumen constante y ausencia de apoyos, cuerdas y otras fuerzas verticales. No se calculan velocidad de descenso, arrastre, tensión superficial, oleaje ni estabilidad frente a giros. Un objeto con huecos necesita su masa y volumen desplazable correctos; si se llena de líquido, ambos pueden cambiar. La g de 9,81 es una aproximación editable.
Ponlo en práctica