¿Un objeto en el fondo del mar todavía experimentaría flotabilidad? [cerrado]

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Entonces entiendo que la flotabilidad ocurre porque el fluido ejerce grandes cantidades de presión debajo de un objeto en comparación con arriba, como en esta imagen ingrese la descripción de la imagen aquí

Entonces mi pregunta es, ¿qué pasa si el objeto es forzado al fondo del contenedor, para que no haya fluido debajo de él? La lógica es que si no hay fluido debajo, no hay nada que lo empuje hacia arriba. Entonces, ¿ese objeto aún experimentaría flotabilidad? ¿Si es así por qué?

editar: interesante ver algunas respuestas en desacuerdo entre sí. Una cosa a tener en cuenta, de acuerdo con la flotabilidad de mi libro de texto, es una fuerza que ocurre debido a la presión hidrostática, no tiene nada que ver con la densidad de los objetos. Entonces, aquellos que dicen que sí pueden experimentar flotabilidad porque es menos denso, están equivocados, supongo, eso no es flotabilidad.

M. Wother
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¡Esa es una muy buena pregunta! Para mi respuesta, supuse que la lata de frijoles flotaría en el agua (experimentaría flotabilidad). Y está solicitando el caso de borde en el que el contenedor se presiona primero contra el suelo.
rul30
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sí, de eso es de lo que estoy hablando
M. Wother
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discusión relacionada physics.stackexchange.com/questions/59866/…
agentp
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Estoy votando para cerrar esta pregunta como fuera de tema porque parece tratarse de un caso teórico de leyes físicas, y sería más apropiado en el intercambio de pila de física (donde es un duplicado). La pregunta formulada no parece estar enfocada en aplicaciones del mundo real o aspectos de ingeniería de la pregunta.
JMac
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Los comentarios no son para discusión extendida; Esta conversación se ha movido al chat .
Aire

Respuestas:

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Sí, tu lata aún tendrá flotabilidad cuando esté sumergida en el fondo.

Independientemente de la profundidad de inmersión, cualquier objeto perderá un peso igual al peso del agua que ha desplazado, incluso si se mantiene en la parte inferior. Confundes la presión hidrostática con la flotabilidad.

La presión hidrostática aumentará con la profundidad, hasta un punto que incluso puede aplastar la lata. Pero la flotabilidad ejercida por el agua sobre la lata se mantiene más o menos igual, porque el agua es casi incompresible, por lo que su densidad es más o menos la misma. en aguas poco profundas y profundas. Por lo tanto, el agua desplazada pesará lo mismo en el fondo y la flotabilidad que causa sería la misma.

kamran
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3
¿Por qué los votos negativos?
Wossname
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Triste reflexión sobre la calidad del sitio. La flotabilidad ocurre incluso con un trozo de concreto diseñado para sumergirse antes y actuar como pilar para un puente. Vas a restar el peso del agua para calcular las cargas de la base.
kamran
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100% correcto La diferencia neta entre la fuerza gravitacional hacia abajo y la presión hidrostática resultante es la "flotabilidad". Cuando el objeto está en la superficie flotando alegremente, no hay flotabilidad. Si el objeto es forzado por encima de la superficie, la gravedad gana, si se fuerza por debajo, la flotabilidad gana hasta que ambas fuerzas sean iguales. ¡Cualquier sugerencia de que el objeto flotante pegado al fondo del estanque no experimente flotabilidad no tiene sentido!
Donald Gibson el
3
Hay un problema con este análisis, que parece ignorar el punto de la pregunta. ¿Existe la fuerza hidrostática en el fondo cuando no hay agua debajo? Esto realmente no parece abordar eso, y solo dice "la flotabilidad es la misma porque la diferencia en la presión hidrostática es la misma"; pero no aborda el caso límite en el que se centra esta pregunta; el caso cuando no hay agua debajo. No explicas cómo podrías manifestar una presión hidrostática sin ningún líquido en primer lugar.
JMac
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@AsymLabs Estás describiendo las matemáticas detrás de la flotabilidad; pero ignorando por qué eso se manifiesta. La flotabilidad existe debido al equilibrio de las fuerzas hidrostáticas sobre un objeto; y el aumento de la presión a mayor profundidad. Para cualquier superficie cerrada afectada por la fuerza hidrostática; Obtenemos una flotabilidad total en el cuerpo. Para el caso de un objeto con superficies que se eliminan del contacto hidrostático con el fluido; ya no es una superficie cerrada sobre la que actúa la presión; y por lo tanto, la flotabilidad no puede aplicarse ingenuamente de la misma manera que un objeto sumergido.
JMac
2

Sí, el espacio que ocupa el objeto es más liviano que el fluido que lo rodea, por lo que quiere elevarse.

Lo mismo que empujar una pelota al fondo del baño, ¿se queda allí?

Editar: para aquellos que dicen que la forma de la pelota marca la diferencia: pruébelo con un cubo hueco de plástico (lleno de aire) para que el cubo pueda quedar plano sobre la superficie ...

Mike solar
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no es tan fácil, la pregunta es sobre una lata, dada una lata "perfecta" no habría fuerza de presión hacia arriba. Tu ejemplo con una pelota es realmente lo que hace la diferencia. Porque una pelota solo toca el fondo con un área pequeña.
rul30
@ rul30 pruébalo con un cubo de plástico hueco y luego ...
Solar Mike
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como rul30 mentiones: estoy hablando de una forma teóricamente perfecta y un escenario teórico. Todos los objetos cotidianos tienen algunos pequeños agujeros, canales y cosas (supongo)
M. Wother
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Bueno, ¿qué diferencia hace? De acuerdo con mi libro de texto, la fuerza de la flotabilidad no tiene nada que ver con la densidad del objeto, solo su volumen
M. Wother
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@ M.Wother Si lo está leyendo correctamente, entonces su libro de texto está equivocado. Es la masa por un volumen dado del objeto en comparación con la masa del líquido circundante por el mismo volumen lo que determina si un objeto se hunde o sube: la masa por volumen es la definición de densidad.
AsymLabs
2

No estoy seguro de por qué SolarMike eliminó su respuesta. Lo único que mantiene la lata en el suelo ("orgullosa" en términos navales) es la fuerza de vacío, es decir, la misma presión que evita que levantes la lata de la mesa si hay un sello perfecto en la mesa.
Mientras la densidad de la lata sea menor que la del fluido circundante, experimentará una fuerza de flotación. No confunda una fuerza existente con la fuerza neta . Una vez que haya un canal para permitir que el agua fluya debajo de la lata, la presión delta del agua con profundidad hará que la lata suba a la superficie. (Es una cuestión de presión vs. profundidad, no de densidad). Como se muestra en la página de Wikipedia, la presión en el fondo de la lata (presión del agua) es mayor que la de la parte superior de la lata, lo que obliga a la lata a elevarse. Este diferencial de presión existe incluso cuando la lata está orgullosa; Es solo la falta de presión que se produciría si se formara un vacío allí que mantiene la lata en el suelo. Entonces, en resumen, la lata siempre ve una fuerza boyante.

Carl Witthoft
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1
"sello perfecto para la mesa". Como en decir una ventosa
joojaa
@joojaa exactamente eso
Carl Witthoft
1
@CarlWitthoft Lo eliminé porque no lograba que otros lo entendieran, lo eliminé ahora. Hiciste el punto mejor con la fuerza boyante.
Solar Mike
1
"Mientras la densidad de la lata sea menor que la del fluido circundante, experimentará una fuerza de flotación". Esto solo debería ser cierto si todos los lados están experimentando una fuerza hidrostática. Por lo que puedo decir, el punto de la pregunta es; "¿Qué pasa si no permites que haya líquido allí?". Esto no parece abordar ese caso específico, o al menos no de manera convincente más allá de afirmar que funcionaría de esa manera.
JMac
1

Esta pregunta es un caso teórico / académico.

Un cuerpo en el agua experimentará dos fuerzas:

  1. Presión que actúa sobre todas las superficies en contacto con el agua.
  2. La gravedad actúa sobre la masa del cuerpo.

El artículo sobre flotabilidad en Wikipedia explica muy bien cómo se configuran las siguientes ecuaciones. Este artículo también da la definición de flotabilidad como:

En física, la flotabilidad o empuje hacia arriba , es una fuerza hacia arriba ejercida por un fluido que se opone al peso de un objeto sumergido.

(El lector tiene que decidir si un cuerpo en el suelo todavía está inmerso).

FBσA

FB=σdA

Para un cuerpo inmerso en puede utilizar el teorema de Gauss . Esto significa que uno puede reemplazar la integral de área con una integral de volumen. Sin embargo, en este caso límite, la integral aera del cuerpo no está "cerrada". Como la lata se asienta en el suelo, no hay agua (presión) en el lado inferior de la lata (consulte también la explicación en Física. SE 1 , 2 ).

Esto significa que para el caso de borde, que el cuerpo tiene contacto con el suelo, no es posible usar la ecuación basada en la integral de volumen:

FB=ρVdisplacedg

La única forma de calcular la fuerza de flotabilidad es integrar los vectores de presión en la superficie del cuerpo.
Esto significa que para un terreno plano perfecto y una lata perfecta, la integral aera se convierte en:

FB=pattopofcanAtop

La fuerza neta (flotabilidad y fuerza gravitacional) es:

Fnet=pattopofcanAtopmcang

FB

Un efecto muy similar son las térmicas . Cuando la luz del sol combate el aire en el suelo, su densidad se reduce, ya que con su objeto bajo el agua no tiene fuerza hacia arriba (presión) porque no hay nada debajo de la burbuja de aire de guerra con una densidad más alta. Necesita un disturbio si este sistema estable, que trae algo de fluido de mayor densidad debajo del área de baja densidad para obtener flotabilidad. La siguiente figura de aquí ilustra estos pasos. foto de térmicas

rul30
fuente
En desacuerdo: lo único que mantiene la lata en el suelo ("orgullosa" en términos navales) es la fuerza de vacío. Mientras la densidad de la lata sea menor que la del fluido circundante, experimentará una fuerza de flotación.
Carl Witthoft
@CarlWitthoft, tenga en cuenta que la pregunta es para el caso muy teórico de que no hay agua debajo de la lata.
rul30
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@ rul30 ¡tus argumentos no tienen ningún sentido! La diferencia neta entre la fuerza gravitacional hacia abajo y la presión hidrostática resultante es la "flotabilidad". Cuando el objeto está en la superficie flotando alegremente, no hay flotabilidad. Si el objeto es forzado por encima de la superficie, la gravedad gana, si se fuerza por debajo, la flotabilidad gana hasta que ambas fuerzas sean iguales. ¡Cualquier sugerencia de que el objeto flotante pegado al fondo del estanque no experimente flotabilidad no tiene sentido! - Donald Gibson 31 de enero a las 2:26
Donald Gibson
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Estoy un poco preocupado porque esta respuesta todavía parece estar recibiendo votos negativos a pesar de que es la única que parece abordar directamente el punto en cuestión.
JMac
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@CarlWitthoft ¿Qué es la "fuerza de vacío"? La fuerza que obtienes cuando se aplica un vacío a algo es porque no hay presión en ese lugar; y presión en cualquier otro lado. El vacío en sí no es de donde proviene la fuerza. La razón por la que no flota es porque eliminas la presión hidrostática a continuación; causando un cambio en el equilibrio de la presión; que ahora está orientado hacia abajo en lugar de hacia arriba, normalmente se obtiene con una superficie cerrada bajo presión hidrostática.
JMac