Fuerza de empuje: unidades y qué la diferencia de otras fuerzas
La fuerza es una importante magnitud física que mide la cantidad de fuerza que se aplica a un objeto. Existen diferentes tipos de fuerza, como la fuerza gravitatoria, la fuerza electromagnética, la fuerza nuclear, entre otras. Sin embargo, una de las fuerzas más importantes en la física es la fuerza de empuje.
¿Qué es la fuerza de empuje?
La fuerza de empuje es la fuerza que actúa sobre un objeto cuando está sumergido en un fluido como el agua o el aire. Esta fuerza es perpendicular a la superficie del objeto y hacia arriba, en oposición a la fuerza de la gravedad. En otras palabras, la fuerza de empuje es la fuerza que hace que un objeto flote en el agua.
Para entender mejor la fuerza de empuje, podemos usar la famosa historia de Arquímedes cuando descubrió la ley que lleva su nombre. Según la ley de Arquímedes, "un objeto sumergido en un fluido experimenta una fuerza ascendente igual al peso del fluido que desplaza". En otras palabras, la fuerza de empuje es igual al peso del líquido desplazado por el objeto.
Unidades de medida de la fuerza de empuje
La fuerza de empuje se mide en unidades de fuerza, como el newton (N) en el sistema internacional (SI) de unidades. Un newton es la fuerza necesaria para acelerar un objeto con una masa de un kilogramo a una velocidad de un metro por segundo al cuadrado.
Otra unidad comúnmente usada para medir la fuerza de empuje es la libra-fuerza (lbf) en el sistema de unidades imperiales. Una libra-fuerza es la fuerza necesaria para acelerar un objeto con una masa de una libra a una aceleración de 32,174 pies por segundo al cuadrado.
¿Cómo se calcula la fuerza de empuje?
Para calcular la fuerza de empuje en un objeto sumergido en un fluido, se debe tener en cuenta la densidad del fluido y la del objeto. La densidad es la masa por unidad de volumen, medida en kilogramos por metro cúbico (kg/m³) o en gramos por centímetro cúbico (g/cm³).
La fórmula para calcular la fuerza de empuje es:
- Fuerza de empuje = densidad del fluido x volumen desalojado x gravedad
Donde:
- F es la fuerza de empuje en newtons (N)
- d es la densidad del fluido en kilogramos por metro cúbico (kg/m³)
- v es el volumen desalojado en metros cúbicos (m³)
- g es la aceleración debido a la gravedad, aproximadamente 9,8 metros por segundo al cuadrado (m/s²)
Por ejemplo, si un objeto tiene un volumen de 0,5 metros cúbicos y está sumergido en agua con una densidad de 1000 kg/m³, la fuerza de empuje sería:
- F = 1000 kg/m³ x 0,5 m³ x 9,8 m/s² = 4900 N
Diferencias entre la fuerza de empuje y otras fuerzas
La fuerza de empuje es diferente a otras fuerzas porque solo ocurre cuando un objeto está sumergido en un fluido como el agua o el aire. Las otras fuerzas, como la fuerza gravitatoria y la fuerza electromagnética, pueden actuar sobre objetos en el aire o en el vacío del espacio exterior.
Otra diferencia importante es que la fuerza de empuje siempre actúa perpendicular a la superficie del objeto y hacia arriba, mientras que la fuerza gravitatoria siempre actúa hacia abajo. Esto significa que la fuerza de empuje puede equilibrar completamente la fuerza de la gravedad y hacer que un objeto flote en el agua.
Conclusión
En conclusión, la fuerza de empuje es una importante fuerza física que actúa sobre objetos sumergidos en un fluido. Esta fuerza es perpendicular a la superficie del objeto y hacia arriba, en oposición a la fuerza gravitatoria. La fuerza de empuje se mide en unidades de fuerza, como el newton y la libra-fuerza, y se calcula utilizando la fórmula F = dvg. La fuerza de empuje es diferente a otras fuerzas porque solo ocurre cuando un objeto está sumergido en un fluido como el agua o el aire, y siempre actúa perpendicular a la superficie del objeto y hacia arriba.