04 de diciembre de 2019
04.12.2019
Manualidades

Experimentos para niños: Cómo hacer un submarino en casa

¿Por qué flotan los barcos? Conoce el Principio de Arquímedes...

04.12.2019 | 17:09

¿Sabías que...?

Las cosas dentro del agua parece que pesan menos, y algunas pueden incluso flotar. Ello se debe al principio de Arquímedes, que dice que todos los cuerpos sumergidos en un fluido son empujados hacia arriba por el propio fluido. Por eso hacemos menos fuerza para levantar una piedra si está dentro de una piscina, por eso flota una boya o una pelota... y también por eso flotan los barcos y se sumergen los submarinos.

El submarino es una nave que puede navegar tanto por la superficie del mar como por debajo de la misma. Tienen forma de ballena para ser más aerodinámicos dentro del agua. Pero, ¿cómo se hunden y cómo reflotan? Pues gracias al principio de Arquímedes y cambiando el volumen de aire dentro del submarino. En España podemos presumir de grandes ingenieros como Cosme García, Antonio Sanjurjo, Narciso Monturiol e Isaac Peral, que diseñaron algunos de los primeros submarinos de la historia. El submarino Peral fue el primero con motor eléctrico y el primero en incorporar torpedos para uso militar.

Cómo flota, cómo se hunde...

Cuando un cuerpo está dentro del agua actúan sobre él dos fuerzas: el peso del cuerpo, que va hacia abajo, y el empuje del agua sobre el cuerpo, que va hacia arriba. Según el principio de Arquímedes, el empuje del agua es igual al peso del volumen de agua ocupado por el cuerpo.

Como el peso y el empuje tienen sentidos distintos podemos tener estas tres situaciones:

1) Si el cuerpo es más denso que el agua, el peso es mayor que el empuje y el cuerpo se hunde, aunque parece que pesa menos. Por ejemplo, una pesa de hierro de 10 kg parece que sólo pesa unos 9 kg dentro del agua.

2) Si la densidad del cuerpo es igual a la del agua, el peso y el empuje son exactamente iguales. Entonces el cuerpo puede flotar suspendido a cualquier profundidad, pero con una pequeña perturbación o bien sale a flote a la superficie o bien se hunde del todo. Esto ocurre, más o menos, con el cuerpo humano en el agua.

3) Si el cuerpo es menos denso que el agua, el empuje es mayor que el peso. En este caso el cuerpo flota en la superficie, y para hundirlo hay que empujarlo hacia abajo o atarle un lastre. Por ejemplo, en el dibujo vemos un tapón de corcho a flote o hundido tras atarle una llave de hierro.

Los submarinos tienen unos depósitos que pueden llenarse de agua o vaciarse con unas bombas. Cuando los depósitos están llenos de aire, el empuje del agua sobre el submarino es mayor que el peso, y el submarino flota. Si los tripulantes sumergir el submarino, inundan de agua los depósitos para que peso del submarino gane al empuje y el submarino se hunda.

Hacemos un submarino

Materiales

- Tapón de corcho, pelota de pimpón.
- Jeringuilla de plástico.
- Monedas, llaves.
- Bolsita de kétchup.
- Botella de refresco vacía.

Hundimos un cuerpo flotante

Comprobamos que un tampón de corcho y una pelota de pimpón flotan en la superficie de un recipiente con agua. Eso es porque la densidad del corcho y la del aire (que hay dentro de la pelota) son menores que la del agua. Ata, con una goma, una llave o varias monedas al tapón hasta que consigas hundirlo. Haz lo mismo con la pelota de pimpón; te costará más hundirla porque densidad del aire es aún menor que la del corcho.

Submarino con una jeringuilla

Ata una moneda de 5 céntimos a la jeringuilla, como si fuera un lastre. Si el émbolo está comprimido y la jeringuilla no contiene aire, se hundirá en un recipiente de agua. Saca la jeringuilla del agua y estira del émbolo para que le entre un poco de aire. Suéltala de nuevo en el agua para ver si flota. Ve probando con más y más aire dentro de la jeringuilla hasta que flote. Habrás construido un submarino que inyecta aire en sus depósitos para flotar.

Submarino con una bolsita de kétchup

Llena de agua completamente la botella e introduce la bolsita de kétchup en su interior. Cierra bien el tapón. Aprieta con las manos la botella y verás que la bolsita-submarino se hunde. En este caso el submarino no funciona al meter o sacar aire o agua, sino al comprimir su volumen de aire. Es decir, la presión del agua comprime la bolsita de kétchup, el volumen de aire que contiene la bolsita se reduce, aumenta la densidad media de la bolsita, y el peso gana al empuje de Arquímedes.

Saber más

Haciendo el "muerto" sobre el agua, expulsa todo el aire de los pulmones: te hundirás. Los batiscafos son pequeños submarinos que pueden sumergirse a miles de metros de profundidad. El submarino Peral puede visitarse en el Museo Naval de Cartagena.

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