¿Por qué los barcos flotan y no se hunden?

Ahora que ha llegado el verano, los barcos comienzan a poblar las playas españolas. Existen embarcaciones de muchos tipos, pero todas tienen algo en común: flotar. Algo que parece tan obvio y sencillo que jamás hemos cuestionado porque los barcos deben cumplir esa función, flotar para no hundirse. Pero, ¿por qué flotan los barcos?

Las embarcaciones son capaces de flotar en el mar o en el agua de río por una ley física conocida como el Principio de Arquímedes. Esta ley viene a decir que existe una fuerza que empuja al barco desde abajo hacia arriba gracias a un diseño basado en esta propia ley.

Debemos tener claro que los barcos son más densos que el propio agua y ocupan un gran volumen, a pesar de estar hechos en su mayoría de metal.

Y ¿qué es la densidad? La densidad es la cantidad de materia que existe por unidad de volumen. Esto quiere decir que, si hacemos 1 metro cúbico de hierro, por sí mismo y su densidad, se hundirá en el mar. Ahora bien, si este mismo metro cúbico lo construimos con esfera hueca, su volumen denso será mayor que la esfera sólida, por lo tanto, el agua la empujará hacia arriba.

Demostración de Arquímedes

Desde muy pequeño, Arquímedes creció en un ambiente familiar propicio para el estudio de la ciencia. Su padre, astrónomo, inició a su hijo en las ciencias y pronto mostró una gran predisposición para ello.

El Principio de Arquímedes se demostró mientras el propio Arquímedes tomaba un baño. Allí descubrió que el nivel de agua de la bañera subía conforme su cuerpo entraba en el agua. La explicación quería decir que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del fluido desalojado.

Esta explicación consta de dos partes: el estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido; y una segunda parte donde se sustituye dicha porción por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones.

Por lo tanto, aunque los barcos están hechos con materiales mucho más densos que el agua, la densidad del propio barco es su peso total dividido por el volumen externo del casco. Esto viene a decir que el el casco debe tener un volumen exterior lo suficientemente grande como para dar a la embarcación una densidad ligeramente inferior a la del agua donde se sumerja. Es por eso que gran parte de un barco es aire.

Por esto, los ingenieros constructores de barcos se basan en el Principio de Arquímedes para realizar los barcos desde la antigüedad.