Calculadora de flotabilidad

La Calculadora de flotabilidad calcula la fuerza de flotación sobre un objeto y te indica de un vistazo si flotará, se hundirá o permanecerá en equilibrio en un fluido, todo basado en el principio de Arquímedes. Introduce el fluido, el volumen y la masa del objeto, y la herramienta devuelve la fuerza de flotación, la densidad del objeto, la fracción sumergida exacta, el peso aparente (bajo el agua) y cuánta carga extra aún podría soportar un objeto flotante, dibujado en un diagrama animado del tanque de flotar/hundirse.

¿Qué es la flotabilidad?

La flotabilidad es la fuerza hacia arriba que un fluido ejerce sobre cualquier objeto colocado en él. Ese empuje hacia arriba proviene del aumento de la presión con la profundidad: la parte inferior de un objeto sumergido está en un fluido a mayor presión que su parte superior, y la diferencia es una fuerza neta hacia arriba. Que un objeto suba o se hunda es un tira y afloja entre esta fuerza de flotación y el peso del objeto.

Principio de Arquímedes

El principio de Arquímedes establece que la fuerza de flotación sobre un objeto es igual al peso del fluido que desaloja. En símbolos:

donde \( \rho_{fluid} \) es la densidad del fluido (kg/m³), \( V_{displaced} \) es el volumen de fluido desalojado (m³), y \( g \) es la aceleración gravitatoria (9,81 m/s² en la Tierra). Cuando un objeto está totalmente sumergido, el volumen desalojado es simplemente el volumen propio del objeto.

¿Flotará o se hundirá?

El veredicto se reduce a una sola comparación de densidades, porque el volumen y la gravedad aparecen en ambos lados del equilibrio de fuerzas y se cancelan:

• Flota — la densidad del objeto es menor que la del fluido (\( \rho_{obj} < \rho_{fluid} \)).
• Se hunde — la densidad del objeto es mayor que la del fluido (\( \rho_{obj} > \rho_{fluid} \)).
• Flotabilidad neutra — las densidades son iguales, así que el objeto permanece a cualquier profundidad.

Por eso alrededor del 90 % de un iceberg queda oculto bajo la superficie: el hielo (≈917 kg/m³) tiene aproximadamente el 92 % de la densidad del agua de mar (≈1025 kg/m³).

Peso aparente bajo el agua

Un objeto sumergido se siente más ligero porque la fuerza de flotación soporta parte de su peso. Lo que marca una balanza bajo el agua es el peso aparente:

Este es el mismo efecto que, según se cuenta, Arquímedes usó para comprobar si la corona de un rey era de oro puro: una corona de oro y una corona adulterada con plata de igual masa desalojan volúmenes de agua distintos y por tanto pierden distintas cantidades de peso aparente.

Densidades típicas

¿Qué afecta a la flotabilidad?

Cómo usar esta calculadora

1. Elige el fluido: Selecciona un valor predefinido como agua dulce, agua de mar o aceite, o escribe una densidad de fluido personalizada en kg/m³.
2. Introduce el objeto: Escribe el volumen y la masa del objeto y elige las unidades de cada uno (cm³, litros, kg, lb y más).
3. Ajusta la gravedad (opcional): Mantén los 9,81 m/s² de la Tierra o cambia a la Luna, Marte, Júpiter o Venus.
4. Haz clic en Calcular: Lee el veredicto de flota o se hunde, la fuerza de flotación, la fracción sumergida, la flotabilidad de reserva y sigue el desarrollo paso a paso en el diagrama animado del tanque.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la fuerza de flotación?

La fuerza de flotación es el empuje hacia arriba que un fluido ejerce sobre cualquier objeto colocado en él. Según el principio de Arquímedes, es igual al peso del fluido que el objeto desaloja, y se calcula como fuerza de flotación = densidad del fluido × volumen desalojado × aceleración gravitatoria.

¿Cómo sé si un objeto flotará o se hundirá?

Compara las densidades. Si el objeto es menos denso que el fluido flota, si es más denso se hunde, y si las densidades son iguales tiene flotabilidad neutra y permanece a cualquier profundidad. El volumen y la gravedad se cancelan, así que solo la densidad decide el veredicto.

¿Cómo se calcula la fuerza de flotación?

Fuerza de flotación F_b = ρ × V × g, donde ρ es la densidad del fluido en kg/m³, V es el volumen sumergido en m³, y g es la gravedad en m/s². Cuando un objeto está totalmente sumergido, V es todo su volumen; cuando flota, desaloja solo el fluido suficiente para igualar su propio peso.

¿Qué fracción de un objeto flotante está bajo el agua?

La fracción sumergida es igual a la densidad del objeto dividida por la densidad del fluido. El hielo tiene una densidad de unos 917 kg/m³ y el agua unos 1000 kg/m³, así que aproximadamente el 92 por ciento de un iceberg queda bajo la superficie y solo el 8 por ciento se ve por encima.

¿Qué es el peso aparente bajo el agua?

El peso aparente es lo que marca una balanza cuando el objeto está sumergido. Es igual al peso real del objeto menos la fuerza de flotación. Por eso los objetos pesados se sienten más ligeros bajo el agua, y es el efecto que Arquímedes usó para comprobar la corona de oro del rey.

¿La gravedad cambia si algo flota?

No. Tanto el peso como la fuerza de flotación se escalan con la gravedad, así que el veredicto de flota o se hunde es idéntico en la Luna, Marte o la Tierra. Solo cambia la magnitud de las fuerzas, por eso esta calculadora te permite cambiar la gravedad para ver las fuerzas en otros mundos.

Recursos adicionales

• Flotabilidad - Wikipedia
• Principio de Arquímedes - Wikipedia