¿Cómo saber si un cuerpo flotará o se hundirá?

El Misterio de la Flotabilidad: ¿Por qué Algunos Objetos Flotan y Otros No?

Desde la antigüedad, la capacidad de un objeto para flotar o hundirse ha fascinado a la humanidad. Desde los barcos que surcan los mares hasta una simple piedra que se precipita al fondo de un río, la flotabilidad es un fenómeno que gobierna el comportamiento de los objetos en el agua (y en otros fluidos). Pero, ¿cuál es el secreto detrás de este comportamiento aparentemente mágico? La respuesta radica en un principio físico simple, pero elegante: la relación entre el peso de un objeto y el peso del agua que desplaza.

Imagina sumergir una pelota de playa en una piscina. Observarás que flota con facilidad. Ahora, intenta lo mismo con una piedra del mismo tamaño. Inmediatamente se hundirá. ¿Por qué esta diferencia? No se trata simplemente del tamaño o la forma, sino de la densidad. La densidad es la masa de un objeto por unidad de volumen (generalmente expresada en kg/m³ o g/cm³).

La clave para entender la flotabilidad se encuentra en el Principio de Arquímedes, que establece que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza de empuje vertical y ascendente igual al peso del fluido desalojado. En otras palabras, cuando un objeto se sumerge en agua, el agua “empuja” hacia arriba con una fuerza equivalente al peso del agua que el objeto ha desplazado.

Ahora, volvamos a nuestra pelota de playa y a la piedra. Aunque la pelota de playa desplaza una cantidad significativa de agua, su peso es menor que el peso del agua desplazada. La fuerza de empuje del agua es mayor que su peso, por lo que flota. En cambio, la piedra, a pesar de desplazar una cantidad similar de agua (si es del mismo tamaño), tiene un peso mucho mayor que el peso del agua desplazada. La fuerza de empuje no es suficiente para contrarrestar su peso, y por lo tanto, se hunde.

Podemos resumir este principio de la siguiente manera:

• Flotación: Un objeto flota si el peso del agua que desplaza es igual o mayor que el peso del propio objeto. La fuerza de empuje es igual o mayor que la fuerza de gravedad que actúa sobre el objeto.

• Hundimiento: Un objeto se hunde si el peso del agua que desplaza es menor que el peso del propio objeto. La fuerza de gravedad es mayor que la fuerza de empuje.

Más allá de la densidad y el peso, otros factores pueden influir en la flotabilidad, como la forma del objeto (un barco tiene una forma que le permite desplazar una gran cantidad de agua) y la temperatura del agua (el agua más fría es más densa). Sin embargo, la comprensión fundamental de la relación entre el peso del objeto y el peso del agua desplazada es la llave para comprender por qué algunos objetos flotan y otros no, un enigma que la física nos ayuda a resolver de manera elegante y precisa.