¿Qué pasa si un cuerpo es más denso que el agua?

El Baile de la Densidad: ¿Por qué algunos objetos se hunden y otros flotan?

La pregunta de por qué algunos objetos flotan mientras otros se hunden en el agua parece sencilla, pero encierra un principio físico fundamental: la densidad. En este artículo, exploraremos qué ocurre cuando un cuerpo presenta una densidad superior a la del agua, desentrañando el fascinante juego entre el peso, el volumen y el empuje.

La afirmación inicial, “Si un cuerpo es más denso que el agua, se hundirá”, es esencialmente correcta, pero necesita una pequeña matización. La clave reside en la densidad relativa, la comparación entre la densidad del objeto y la densidad del fluido en el que se sumerge. En el caso del agua, su densidad es aproximadamente de 1 g/cm³ a temperatura ambiente. Un objeto con una densidad superior a 1 g/cm³ tendrá una densidad relativa mayor que 1 respecto al agua.

¿Qué significa esto en la práctica? Imaginemos una esfera de hierro y una esfera de corcho del mismo tamaño. El hierro, con su mayor densidad, pesa mucho más que el corcho. Al sumergirlas en agua, entran en juego dos fuerzas opuestas: el peso del objeto (fuerza gravitatoria hacia abajo) y el empuje (fuerza ejercida por el agua hacia arriba). Este empuje, descrito por el principio de Arquímedes, es igual al peso del volumen de agua desplazado por el objeto.

En el caso de la esfera de hierro, el peso del volumen de agua desplazado (el empuje) es insuficiente para contrarrestar el peso considerable del hierro. La fuerza resultante es neta hacia abajo, y por lo tanto, la esfera se hunde. En cambio, la esfera de corcho, al ser menos densa que el agua, desplaza un volumen de agua cuyo peso sí supera el peso del corcho. El empuje es mayor que el peso, resultando en una fuerza neta hacia arriba que hace flotar al corcho.

Es importante destacar que la forma del objeto también influye, aunque la densidad es el factor determinante. Un objeto de baja densidad pero de forma irregular podría tener partes sumergidas y otras emergidas, creando un comportamiento más complejo. Sin embargo, el principio fundamental se mantiene: la densidad relativa define la relación entre el peso y el empuje, determinando si un objeto flota o se hunde.

En conclusión, la densidad relativa, es decir, la comparación de la densidad de un objeto con la densidad del fluido que lo rodea, es el juez supremo del destino de un objeto sumergido. Si la densidad del objeto es mayor, se hundirá; si es menor, flotará. La simple observación de un objeto sumergido en agua nos revela una profunda verdad sobre las fuerzas fundamentales que gobiernan nuestro mundo.