22.5.11

¿Por qué flotan los barcos?

Hace tiempo que hago clases. De matemáticas y física, principalmente. Aunque he hecho clases de cursos más avanzados de los cuales alguna vez les contaré. Sin embargo, hoy me centraré en una pequeña historia en torno a una clase que le hice a mi sobrino. Como todo niño inquieto, le cuesta concentrarse y más aún le cuesta entender el por qué de las cosas. Y esto ocurre ya que a veces las cosas parecen demasiado extrañas y bastante etéreas, de manera que es bastante difícil entenderlas si no se las aterriza un poco.

En esa clase, saliendose un poco del tema, me preguntó como todo niño curioso el por qué los barcos flotan si son tan mega pesados. Y le expliqué el porque. Han pasado años y aún recuerda la razón... ¿Ustedes saben por qué flotan los buques?

¿Conocen la densidad? Algo muy denso es porque sus particulas están muy unidas y de ahí viene que tenga que ver con su masa y su volumen. Por ejemplo una roca es bastante densa en su estructura, pero una esponja no lo es tanto. Apuesto que alguna vez han caído en la trampa de "¿qué pesa más: un kilo de plomo o un kilo de plumas?". Efectivamente - como lo supieron esa vez que cayeron - pesan iguales, aunque para igualar tal peso necesitamos una cantidad importante de plumas, o lo que es lo mismo, un gran volumen. O sea, es mucho más pesado 1 metro cúbico de plomo que 1 metro cúbico de plumas... ahí sí que le hubiésemos achuntado... no?

Entonces, volviendo al problema del barco, este debería flotar si su volumen entero pesa menos que el agua. ¿Pero cómo es posible esto si está lleno de fierros, lleva containers encima de él y es muuuuy grande? Esto último que sea grande nos debe dar lo mismo, ya que tengo suficiente agua en el mar para equiparar el tamaño de un buque... lo importante es que el volumen del barco sea menos denso (o pese menos) que el agua. Entonces he aquí el ingenio de los que crearon los barcos. Como se dieron cuenta de que estaba lleno de fierros los cuales son mucho más densos que el agua, tuvieron que ponerle cámaras vacías (llenas de aire) en su interior, de manera de equiparar los objetos mega pesados que tiene en su interior como los containers, maquinarias de acero, y un gran etcétera. Entonces si comparamos el peso del barco completo con el peso de un volumen de agua que fuera igual al del barco (o sea, como si el barco, todo él, se hubiera convertido en agua), veríamos que el barco pesa menos. Increíble, ¿no?

Por lo anterior, en el caso de que se le haga un agujero al barco y el agua comenzara a entrar, entonces la densidad de barco será mayor que la del agua (ya que las cámaras vacías se llenarán de agua) y el barco se hundirá. O sea, lo que contrapesaba la alta densidad de "los fierros", desapareció convirtiendose en agua (que obviamente es más densa que el aire).

Todo lo que les expliqué en (ojalá) palabras simples, se reunen en un principio muy famoso hecho por Arquímides. Y seguramente conocen la historia (o al menos la palabra que la identifica). Dice la leyenda que una nueva corona había sido fabricada para Hierón II, tirano gobernador de Siracusa, el cual le pidió a Arquímedes determinar si la corona estaba hecha de oro sólido o si un orfebre deshonesto le había agregado plata. Entonces el pobre Arquímedes se encontraba frente a un dilema porque tenía que resolver el problema sin dañar la corona, por lo que no podía fundirla y convertirla en un cuerpo regular para calcular su densidad. De esta forma, mientras tomaba un baño, notó que el nivel de agua subía en la tina cuando entraba, y así se dio cuenta de que ese efecto podría usarse para determinar el volumen de la corona, ya que ésta al ser sumergida, desplazaría una cantidad de agua igual a su propio volumen. Así, al dividir la masa de la corona por el volumen de agua desplazada, se podría obtener la densidad de la corona. La densidad de la corona sería menor si otros metales más baratos y menos densos le hubieran sido añadidos. Entonces, Arquímedes salió corriendo desnudo por las calles, gritando "¡Eureka!", lo que en griego antiguo ("εὕρηκα") significa "¡Lo he encontrado!".

1 comentario:

Bárbara Saavedra dijo...

Bien! espero vengasn más respuestas simples a preguntas "ídem"!