Por qué flotan los barcos (explicación fácil con ejemplos)

Es una pregunta que nos hacemos desde niños: ¿por qué flotan los barcos? Son elementos voluminosos y realmente pesados y, sin embargo, se mantienen a flote y hacen pueden hacer largos trayectos llevando pesadas cargas.

No parece sencillo, ya que, si tiramos una piedra o un tornillo, se hundirán sin remedio y, sin embargo, un yate, un crucero o un barco flota a pesar de su gran volumen. Sin embargo, tiene una sencilla explicación relacionada con el principio de Arquímedes. Esta es una explicación fácil a la pregunta por qué flotan los barcos para que puedas responder correctamente cuando te pregunten tus hijos.

Ver también: ¿Por qué vuelan los aviones?

Explicación fácil en vídeo sobre el principio de flotabilidad

Por qué flotan los barcos: el principio de Arquímedes

Causa asombro pensar que un barco de hierro, de miles de toneladas, consiga mantenerse a flote, mientras un simple clavo se hunde en el agua. La explicación de este hecho se debe a la acción de otra fuerza que actúa por contacto: la fuerza de empuje del agua.

Aunque la capacidad de flotación de los cuerpos ha sido utilizada por el hombre desde hace muchos miles de años, fue hace 2500 años que comprendimos por qué sucedía. En realidad fueron los griegos quienes lo descubrieron, en concreto Arquímedes.

Arquímedes, fue un sabio griego, quien observó que Todo cuerpo sumergido en un líquido recibe un empuje o fuerza que lo impulsa hacia arriba.

Es el principio de Arquímedes, seguro que lo estudiaste en el colegio aunque es probable que lo hayas olvidado. Sin embargo, vamos a intentar entenderlo porque, a partir de esta teoría, se explica el misterio de por qué flotan los barcos.

Lo más sencillo es poner un ejemplo que puedan entender hasta los niños: si llenas un vaso de agua hasta el borde y metes un objeto en él, ¿imaginas qué ocurrirá? Sí, el agua rebosará. Es porque el agua no se comprime como los gases. Lo que ocurre cuando metes un objeto en agua es que el agua que ocupaba ese espacio ha de salir. 

De esta manera, si metes un elemento en forma de cubo de un centímetro de lado (un centímetro cúbico), el agua desalojada será un centímetro cúbico de agua. 

Pero, hay objetos que flotan en el agua, ¿qué ocurre con ellos? Hay una fuerza hacia arriba que se opone al peso. El empuje o cantidad de fuerza que reciben esos objetos es igual al peso del volumen de líquido que desalojan.

Y, a pesar de lo que puedas pensar, este empuje no depende del material de que esté hecho el cuerpo, sino del volumen del mismo que se introduce en agua. Los barcos flotan porque, al introducirse en el agua, desalojan muchas toneladas de líquido. Reciben un empuje hacia arriba que es igual al peso del agua que desplazan.

Un ejemplo sencillo para comprender por qué los barcos flotan

Volvamos al ejemplo del vaso rebosante y el objeto que introducimos: hay una parte del líquido que ha de ser desalojada, es cuando el agua desborda. Pero, si el recipiente o el vaso no está lleno a rebosar, lo que ocurre es que la altura del líquido sube. ¿Lo has comprobado? En definitiva, al introducir un objeto en un líquido, el nivel del líquido sube para dejar espacio al objeto.

Pero, aquí nos topamos con la fuerza de la gravedad, que se opone a que las cosas suban. El líquido se siente atraído por la fuerza de la gravedad y empuja con su peso hacia abajo para volver a sacar el objeto hacia fuera.

Y ahí tenemos el principio de Arquímedes: Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del volumen de fluido desalojado por el cuerpo.

Es decir, tenemos a las dos fuerzas: 

1. El peso del objeto que empuja a éste hacia el fondo del vaso.

2. El peso del líquido que ha sido desalojado que no quiere subir de nivel.

En este punto ocurren dos cosas: 

1. Si es mayor la fuerza del objeto, el objeto se hunde. La fuerza que hace que el objeto se hunda tiene que ver con la masa del objeto.

2. Si es mayor el peso del líquido, el objeto flota. La fuerza que hace que el objeto flote tiene que ver con el espacio que ocupa, es decir, cuanto más líquido desaloje, más empuje tendrá hacia arriba. 

Esto explica por qué flotan objetos que tienen poca densidad, como la madera, que tiene poca masa en mucho volumen; o también por qué flotan objetos huecos... ¡como los barcos!

Lo que sucede aquí no es magia, la cuestión es que las partes sólidas del barco se hundirían por sí solas debido al peso del objeto, pero en realidad el barco es un espacio hueco. ¿Recuerdas qué ocurre con los objetos huecos? Desalojan agua y por lo tanto producen una fuerza de empuje hacia arriba.

La flotabilidad de un cuerpo en un fluido además depende de la densidad del fluido. Esta es la razón por la que un bañista flota mejor en el mar que en el agua dulce porque. Y es que, desplazando el mismo volumen de agua, el peso del agua salada es mayor. Por ello, recibe un mayor empuje hacia arriba en el mar.

Curiosidades del principio de Arquímedes

Arquímedes de Siracusa (nacido en el año año 288 a.C.), fue un inventor, astrónomo, matemático e ingeniero griego y, uno de los científicos más importantes de la antigüedad, tanto que hoy seguimos estudiando su famoso principio, el principio de Arquímedes. 

Pero, ¿cómo llegó Arquímedes a esta conclusión sobre la fuerza, el empuje, la masa, volumen y demás elementos que explican la flotabilidad de algunos objetos y el hundimiento de otros. Pues bien, se dice que lo descubrió intentando resolver si una corona estaba hecha de oro puro o se habían añadido otras sustancias, era un encargo de un rey para un hombre sabio. 

Durante su investigación, se dio cuenta mientras entraba en una bañera... La bombilla de su cerebro se le encendió y salió corriendo desnudo por la ciudad al grito de... "eureka", que significa "lo encontré".