Tanque de Flotabilidad de Arquímedes

El Tanque de Flotabilidad de Arquímedes es un laboratorio interactivo de estática de fluidos en 3D donde los estudiantes comprueban manualmente el principio de Arquímedes. Un bloque de prueba cuelga de un dinamómetro calibrado sobre un tanque de rebose lleno hasta el pico. A medida que los estudiantes arrastran el bloque hacia el fluido o hacen clic en los materiales de muestra del estante, el agua cae por el pico hacia un vaso colector situado sobre una balanza digital. Las flechas vectoriales 3D en tiempo real comparan la fuerza de empuje hacia arriba F_b = rho_f g V_sub con la gravedad hacia abajo mg, mientras los indicadores muestran el peso aparente en el dinamómetro, el peso del agua desalojada, la fuerza de empuje en newtons y si el objeto flota o se hunde al soltarlo.

• Arrastra el bloque de Aluminio hasta la mitad y luego completamente bajo el agua, y comprueba que la disminución del Peso aparente es igual al Peso del agua desalojada en el vaso colector.
• Activa Flotar / hundirse libremente y prueba la Madera (600 kg/m³) y el Hielo (917 kg/m³) para ver qué porcentaje de cada bloque permanece sumergido en equilibrio.
• Selecciona Casco de barco hueco (450 kg/m³) y compara su comportamiento con el Hierro macizo (7870 kg/m³) para entender por qué flotan los barcos de acero.
• Aumenta la Densidad del fluido de 800 kg/m³ (aceite) a 1400 kg/m³ (salmuera densa) y observa cómo crece la flecha de la fuerza de empuje hacia arriba.
• Compara Aluminio, Hierro y Oro con el mismo volumen de 2.0 L cuando están totalmente sumergidos para verificar que la fuerza de empuje depende del volumen desalojado y no de la densidad del objeto.

1. 1Enunciar el principio de Arquímedes y calcular la fuerza de empuje usando F_b = rho_f g V_sub.
2. 2Explicar por qué el peso aparente en un fluido es igual al peso real menos la fuerza de empuje.
3. 3Predecir si un objeto flotará, se hundirá o mantendrá flotabilidad neutra comparando su densidad media con la densidad del fluido.
4. 4Explicar cómo ahuecar un material denso reduce su densidad media para que el casco de acero de un barco pueda flotar.

Preguntas frecuentes de los docentes