Por qué flotan los barcos en el mar

¿Por qué flotan los barcos en el mar?

Todos los barcos pueden flotar, pero flotar es más complejo y confuso de lo que parece y se discute mejor a través de un concepto científico llamado flotabilidad , que es la fuerza que causa la flotación.

Cualquier objeto flotará o se hundirá en el agua dependiendo de su densidad. Si es más denso que el agua, generalmente se hundirá; si es menos denso, flotará.

No importa cuán grande o pequeño sea el objeto: un anillo de oro se hundirá en el agua, mientras que una pieza de plástico tan grande como un campo de fútbol flotará.

La regla básica es que un objeto se hundirá si pesa más de exactamente el mismo volumen de agua. Pero eso realmente no explica por qué un portaaviones (hecho de metal denso) puede flotar, así que exploremos un poco más.

Flotabilidad positiva, negativa y neutra

La flotabilidad es más fácil de entender pensando en un submarino . Tiene aviones de buceo (aletas montadas en el costado) y tanques de lastre que puede llenar con agua o aire para que suba o baje según sea necesario.

Si sus tanques están completamente llenos de aire, se dice que flota positivamente: los tanques pesan menos de un volumen igual de agua y hacen que el submarino flote en la superficie.

Si los tanques están parcialmente llenos de aire, es posible hacer que el submarino flote a cierta profundidad media del agua sin levantarse ni hundirse.

Eso se llama flotabilidad neutral. La otra opción es llenar los tanques completamente con agua. En ese caso, el submarino tiene una flotabilidad negativa , lo que significa que se hunde en el fondo marino. Encuentra mas sobrecómo suben y bajan los submarinos .

Por qué flotan los barcos en el mar

Flotabilidad en la superficie

Ahora la mayoría de los barcos no operan de la misma manera que los submarinos. No se hunden, pero tampoco flotan exactamente.

Un bote flota en parte y se hunde en parte de acuerdo con su propio peso y cuánto peso lleva; cuanto mayor es el total de estos dos pesos, más bajo se sienta en el agua.

Para que los barcos naveguen de manera segura, necesitamos saber cuánto peso podemos poner sobre ellos sin tener que acercarnos a este punto.

¿De qué materiales están hechos los barcos?

Casi todos los materiales que se te ocurran se han utilizado para hacer embarcaciones en un momento u otro. Los primeros botes fueron hechos de piel de animal, corteza y madera ; Más tarde llegaron piraguas recogiendo la madera de un tronco de árbol cuidadosamente elegido.

En la antigüedad, los constructores de botes perfeccionaron el arte de construir botes desde tablas separadas, ya sea fijando los bordes de una tabla a los bordes de los que la rodean como ladrillos en una pared, mejor aún, por solapando los tablones de abajo hacia arriba (una técnica conocida como construcción de clinker ), lo que lo convierte en un bote más fuerte, ligero y rápido.

La revolución industrial trajo otra gran innovación: la era del poderoso hierro y acero. La mayoría de los barcos modernos todavía se construyen con acero hoy, aunque es relativamente pesado.

Es por eso que algunas embarcaciones más grandes ahora están hechas de metales fuertes y livianos como el aluminio, mientras que las más pequeñas a menudo están hechas de compuestos ligeros como la fibra de vidrio o plásticos súper fuertes como Kevlar.

Ya que el peso de lamina de acero inoxidable 304 reduce el riego a hundirse fácilmente. Por ello la evolución en la industria de fabricación de barcos opta por comprar metales con proveedores certificados que granticen la calidad del metal.

¿Cómo se mueven los barcos?

La gravedad es la fuerza contra la que tenemos que trabajar cuando caminamos por tierra. Pero si eres un nadador entusiasta , sabrás que no es realmente un problema cuando te mueves sobre el agua porque tu cuerpo es relativamente flotante: aunque tu cuerpo es principalmente agua, no es todo agua.

La resistencia al agua (arrastre) es, con mucho, la mayor fuerza contra la que los nadadores tienen que trabajar, y eso también es cierto para los barcos.

Cuanto más peso lleva un bote, más bajo se sienta en el agua y mayor resistencia al agua crea. Es por eso que los barcos tienen proas estrechas y afiladas.

Los hidroalas llevan esta idea al límite utilizando alas submarinas para levantar sus cascos y limpiar el agua a medida que avanzan.

Como la mayoría de los otros objetos, los botes se impulsan aprovechando las tres leyes de movimiento de Newton :

1) No van a ninguna parte a menos que una fuerza de algún tipo los empuje o los tire;

2) Cuando hay una fuerza adecuada, los hace acelerar (moverse más rápido o en una nueva dirección) y una fuerza mayor los acelerará más;

3) Si un bote quiere avanzar, debe aplicar una fuerza de empuje hacia atrás, de la misma manera que debe retroceder con una patineta para lanzarse por la acera (o empujar hacia atrás con las piernas para caminar hacia adelante).

La mayoría de las embarcaciones utilizan uno de los tres tipos diferentes de potencia: remos o postes, velas y motores.

Remos y postes

La forma más antigua de propulsión del barco es el simple poder humano. Puedes remar un bote tirando el agua hacia atrás con grandes remos o puedes empujar algo como una balsa hacia adelante empujando contra un río o fondo marino.

El poder del remo alcanzó su pináculo con las increíbles galeras desarrolladas en la época griega y romana.

Biremes (tal vez que data del segundo milenio antes de Cristo) tenía dos plataformas llenas de remeros, mientras que los trirremes tenían tres, los cuadriremes tenían cuatro y los quinquiremes cinco (aunque no está claro si los barcos con tanta gente empacaron) a tal altura, hubiera sido estable o eficiente). En cualquier caso, pronto dieron paso al poder de la vela.

Velas

La fuerza del viento lo empuja hacia un lado, por lo que necesita otras fuerzas también, en otras direcciones, para corregirlo y producir un resultado(combinado) fuerza en la dirección que realmente quieres ir. Otras dos fuerzas ayudan.

Uno es una fuerza de la quilla. Si el viento sopla el bote parcialmente de lado, la quilla empuja contra el agua y ayuda a impulsar el bote hacia adelante.

También puede inclinar el timón en la parte posterior del bote para que, cuando el agua lo golpee, se dispare en ángulo, dirigiendo el bote hacia un lado u otro. Los timones solían colocarse a la derecha del bote y se llamaban steerboards, por lo que el lado derecho de un bote, mirando hacia adelante, todavía se conoce como estribor hasta el día de hoy; el lado izquierdo se llama babor.

Si desea navegar con viento, debe usar una vela triangular o lateen colgada en la parte delantera de su barco en ángulo con el viento que se aproxima.

Cuando el viento golpea la vela, sopla alrededor y acelera; la vela actúa de manera similar a un perfil aerodinámico (la superficie curva del ala de un avión), arrojando aire alrededor y detrás de ella y empujando el bote hacia adelante.

Motores

Los marineros de antaño se perdieron sin viento, pero eso no es un problema que tenemos ahora, gracias a los motores , que pueden usarse para propulsar hélices.

Los primeros barcos con motor utilizaban máquinas de vapor de alta presión alimentadas por carbón; Los motores modernos son siempre impulsados ​​por diesel.

El único problema real con el uso de motores de combustión interna para impulsar barcos es que necesitan un suministro constante de oxígeno para quemar el combustible; eso significa que no puedes usarlos para impulsar submarinos bajo el agua.

Sin embargo, existe una solución alternativa: puede usar un motor diesel cerca de la superficie para conducir un generador y cargar baterías , que luego se utilizan para conducir un motor eléctricoy la hélice cuando el submarino está bajo el agua.

La fuerza del agua que regresa al agua impulsa el bote hacia adelante, al igual que los gases de escape calientes de un motor a reacción.

Por qué flotan los barcos en el mar

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