¿Qué objetos flotan y qué no flotan?

El Misterio de la Flotabilidad: ¿Por qué algunos objetos flotan y otros se hunden?

Desde la infancia, nos maravillamos al ver un corcho bailar en la superficie del agua, mientras una piedra se precipita hacia el fondo. Este simple fenómeno, la flotabilidad, esconde una fascinante ley física que rige el comportamiento de los objetos en líquidos. A primera vista, parece cuestión de azar, pero la realidad es que se basa en un principio preciso: la densidad.

La densidad, expresada como masa por unidad de volumen (kg/m³), es la clave para comprender por qué un objeto flota o se hunde. Imaginemos una esfera de madera y una esfera de acero del mismo tamaño. Aunque visualmente son iguales, su masa es significativamente diferente. La esfera de acero, con mayor masa en el mismo volumen, tiene una densidad mucho mayor que la de madera.

Aquí entra en juego el principio de Arquímedes: un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del fluido desalojado. Este empuje, también conocido como fuerza de flotación, contrarresta la fuerza de gravedad que actúa sobre el objeto.

Si el empuje es mayor o igual al peso del objeto, este flota. Si el peso del objeto es mayor que el empuje, se hunde. Y todo esto se reduce a la densidad:

• Objetos que flotan: Tienen una densidad menor que la del líquido en el que se sumergen. El empuje del agua es suficiente para contrarrestar su peso. Ejemplos claros son la madera, el corcho, el hielo (curiosamente, menos denso que el agua líquida) y ciertos plásticos.

• Objetos que se hunden: Poseen una densidad mayor que la del líquido. El empuje no es suficiente para contrarrestar su peso, y por lo tanto se hunden. El acero, la piedra, la arena y la mayoría de los metales son ejemplos de esto.

Pero la situación no siempre es tan simple. Pensemos en un barco de acero: a pesar de que el acero se hunde, un barco flota. Esto se debe a que el diseño del barco crea un gran volumen desplazado de agua. Aunque la densidad del acero es mayor que la del agua, la densidad media del barco (considerando el volumen total incluyendo el aire en su interior) es menor que la del agua. Es el aire atrapado el que hace la diferencia.

En conclusión, la flotabilidad no es un misterio, sino una consecuencia directa de la interacción entre la densidad del objeto, la densidad del fluido y el principio de Arquímedes. Comprender estos conceptos nos permite predecir el comportamiento de objetos en líquidos, desde una simple piedra hasta un gigantesco portacontenedores. La próxima vez que observemos un objeto flotando o hundiéndose, recordaremos la elegante simplicidad de la física que hay detrás.