Un submarino puede flotar y hundirse en el agua debido al principio de Arquímedes. Un submarino controla su nivel de inmersión llenando y vaciando tanques de proa y popa con agua, lo que aumenta o disminuye su peso real y permite que flote o se hunda. El comportamiento de los objetos sumergidos se rige por si su peso es mayor, igual o menor que el empuje del fluido desplazado, determinando si se hunde, permanece estable o flota.

1. PREGUNTA
PROBLEMATIZADORA
¿PORQUE UN SUBMARINO PUEDE FLOTAR
Y HUNDIRSE EN EL AGUA?

2. PROBLEMA
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Nuestra pregunta problematizadora es
¿por que un submarino flota y se
hunde? , las causas que nos condujeron
a desarrollar este proyecto fue una
mayor comprensibilidad de los
conceptos hidrostática, hidrodinámica,
flotabilidad y otros conceptos que nos
ayudaran a desarrollar y a entender
paso a paso nuestro problema; nuestra
prioridad es que ustedes comprendan
este tema y apliquen cada uno de los
conocimientos aprendidos cuando lo
necesiten en su vida cotidiana.

3. JUSTIFICACION
En este proceso de investigación se
han aplicado y aprendido las conceptos
básicos del principio de flotación de
Arquímedes.
El principio de Arquímedes afirma que:
“todo cuerpo sumergido en un fluido
experimenta una fuerza hacia arriba
igual al peso del fluido desplazado".
Esto explica por qué flota un barco o
submarino muy cargado; su peso total
es exactamente igual al peso del agua
que desplaza, y esa agua desplazada
ejerce la fuerza hacia arriba que
mantiene el submarino a flote.

4. El principio de Arquímedes
permite determinar también la
densidad de un objeto cuya forma
es tan irregular que su volumen no
puede medirse directamente..
Con los conceptos descritos
anteriormente y aplicados en este
proyecto hemos analizado el
comportamiento de los cuerpos y
su flotación, permitiéndonos
comprobar el principio de
Arquímedes y posteriormente
aplicarlos en nuestra vida cotidiana.

5. OBJETIVOS
 entender con claridad el principio de
Arquímedes
 comprender porque un cuerpo logra
flotar sabiendo que pesa mucho
 aplicar el principio de Arquímedes en
forma experimental rápida y
sencillamente.
 comprender las definiciones de flotación
y la aplicación del principio de
Arquímedes.
 determinar en forma practica las
fuerzas de empuje generadas por un
fluido sobre un cuerpo.

6. MARCO REFERENCIAL
MARCO CONTEXTUAL
El hombre mas sobresaliente con respecto a nuestro
tema es Arquímedes de Siracusa y fue el hombre que
desarrollo el concepto de flotación y el que postulo la
ley que lleva su nombre “principio de Arquímedes”.
Esta ley afirma que: “todo cuerpo sumergido en un
líquido recibe un empuje, de abajo hacia arriba, igual
al peso del líquido desalojado”
Nadie sabe cómo Arquímedes llegó a esta conclusión,
pero como bien se conoce la leyenda según la cual el
rey Herón de Siracusa encargó al genio averiguar si la
corona de oro que le había hecho un orfebre, contenía
todo el oro que le habían entregado para su
fabricación.

7. Según se dice, hizo el descubrimiento
cuando se estaba bañando, y tan
contento se puso que salió desnudo y
con la corona en sus manos gritando
por las calles de su ciudad “¡Eureka!
¡Eureka!...”, en señal de que había
hallado la solución al problema.
Para darle aun mas explicación a esto,
el significado de Eureka es: es de
alguna forma un descubrimiento, algo
improvisado, pero uno al fin ó cuando
se halla o descubre algo que se busca
con mucho afán.

8. GRANDES DESCUBRIMIENTOS DE
ESTE HOMBRE
 LA CORONA DORADA
fue el invento de un método para
determinar el volumen de un objeto con
una forma irregular. al dividir el peso de la
corona por el volumen de agua desplazada
se podría obtener la densidad de la corona.
la densidad de la corona sería menor que
la densidad del oro si otros metales menos
densos le hubieran sido añadidos. cuando
Arquímedes, durante el baño, se dio
cuenta del descubrimiento, se dice que
salió corriendo desnudo por las calles, y
que estaba tan emocionado por su
hallazgo que olvidó vestirse. según el
relato, en la calle gritaba "¡Eureka!"

9. LA CORONA DORADA

10. EL SIRACUSIA Y EL TORNILLO
DE ARQUÍMEDES
Una gran parte del trabajo de Arquímedes en el
campo de la ingeniería surgió para satisfacer las
necesidades de su ciudad natal, Siracusa.
Fue inventado a fin de extraer el agua de la sentina.
la máquina de Arquímedes era un mecanismo con una
hoja con forma de tornillo dentro de un cilindro. se
hacía girar a mano, y también podía utilizarse para
transferir agua desde masas de aguas bajas a canales
de irrigación. de hecho, el tornillo de Arquímedes
sigue usándose hoy en día para bombear líquidos y
sólidos semifluidos, como carbón, hielo y cereales. el
tornillo de Arquímedes, tal como lo describió marco
Vitrubio en los tiempos de roma, puede haber sido
una mejora del tornillo de bombeo que fue usado
para irrigar los jardines colgantes de babilonia.

11. EL TORNILLO DE
ARQUÍMEDES

12. LA GARRA DE ARQUÍMEDES
la garra consistía en un brazo semejante a
una grúa del cual pendía un enorme
gancho de metal. cuando se dejaba caer la
garra sobre un barco enemigo el brazo se
balancearía en sentido ascendente,
levantando la proa del barco fuera del
agua y provocando un ingreso del agua por
la popa. esto inutilizaba los ingenios
enemigos y causaba confusión, pero no era
lo único que hacia: mediante un sistema
de polea y cadenas, dejaba caer
súbitamente el barco provocando
una escoración que podía llevarlo al vuelco
y al hundimiento.

13. LA GARRA DE ARQUÍMEDES
 proa o aflasto es la parte delantera de un barco que
al avanzar va cortando las aguas del mar.
 popa o acrostolio se le designa a la terminación
posterior de la estructura de un barco.
 escora es la inclinación que toma un buque cuando
éste se aparta de la vertical al sufrir un corrimiento
de la carga u otros motivos.

14. EL RAYO DE CALOR DE ARQUÍMEDES, ¿MITO O
REALIDAD?
Arquímedes podría haber creado un sistema
de espejos ustorios que reflejaban la luz solar
concentrándola en los barcos enemigos y con la
finalidad de incendiarlos.
Arquímedes repelió un ataque llevado a cabo por
soldados romanos con fuego. siglos más
tarde, antemio de tralles menciona los espejos
ustorios como arma utilizada por Arquímedes. el
artefacto, que en ocasiones es denominado como el
"rayo de calor de Arquímedes", habría servido para
enfocar la luz solar en los barcos que se acercaban,
haciendo que estos ardieran.
la credibilidad de esta historia ha sido objeto de
debate desde el renacimiento. René descartes la
rechazó como falsa, mientras que investigadores
modernos han intentado recrear el efecto
considerando para ello tan sólo las capacidades
técnicas de las que disponía Arquímedes.

15. EL RAYO DE CALOR DE
ARQUÍMEDES

16. APARATO
SUBMARINO
es un tipo especial de buque capaz de
navegar bajo el agua además de la
superficie, gracias a un sistema
de flotabilidad variable.

17. HISTORIA DE LOS PRIMEROS
SUBMARINOS Y SUMERGIBLES
Un lejano ancestro del submarino es
probablemente la barca cosaca del siglo
XVII llamada (gaviota), que fue usada
bajo el agua para misiones
de reconocimiento e infiltración. Podía
ser cerrada y sumergida fácilmente de
forma que la tripulación podía respirar
bajo ella como en una campana
submarina moderna e impulsarla
caminando por el fondo del río. también
se usaban lastres especiales y tubos
para tomar aire del exterior.

18. El primer sumergible de cuya ejecución se
tiene información fidedigna fue construido en
1620 por Cornelius Jacobson drebbel, un
holandés al servicio de Jaime i de Inglaterra.
estaba propulsado por medio de remos, si
bien su naturaleza exacta es objeto de cierta
controversia: algunos afirman que era
simplemente una campana remolcada por
una barca. dos tipos mejorados fueron
probados en eltámesis entre 1620 y 1624.
Aunque los primeros vehículos sumergibles
eran meras herramientas para exploraciones
subacuáticas, a los inventores no le costó
mucho advertir su potencial militar. las
ventajas estratégicas de los submarinos
fueron expuestas por el obispo John
wilkins de chéster ya en 1648.

19. ¿POR QUE UN SUBMARINO PUEDE
FLOTAR Y HUNDIRSE EN EL AGUA?
El comportamiento de los objetos sumergidos, se
utiliza en los submarinos para controlar el nivel de
emersión.
Para ello los submarinos disponen de unos tanques
de proa y popa llamados tanques principales que
se llenan con agua. al introducir el agua, el peso
real del submarino aumenta y el submarino se
hunde. si se expulsa el agua, el peso real
disminuye y el submarino flota.
Si la cantidad de agua hace que el peso real sea
igual que el aparente, el submarino permanecerá
estable bajo el agua. dichos tanques pueden
situarse cerca del centro de gravedad del
submarino, o distribuirse por el buque para evitar
afectar a la escora.

20. Un cuerpo flota en un fluido (aire, agua,
etc.) si es más ligero que este último.
Esto es gracias al principio de
Arquímedes y la flotabilidad.
Arquímedes halló que al sumergirse,
un cuerpo desplaza su volumen en
agua, por tanto, recibe el peso del
agua de empuje hacia arriba, así que
si es un material denso, se hunde,
porque el peso es mayor que el
empuje del objeto, pero si es menos
denso que el agua (más ligero), flota,
porque ese empuje es mayor que el
peso del objeto.

21. Otro claro ejemplo es de porque los barcos
no se hunden?
Los barcos no se hunden porque su peso
específico es menor al peso específico del
agua, por lo que se produce un empuje
mayor que mantiene el barco a flote.
Esto a pesar de que el hierro o acero con
que están hechos generalmente los barcos
es de peso específico mayor al del agua y
se hunde (un pedazo de hierro en el agua
se va al fondo), pero si consideramos todas
las partes del barco incluyendo los
compartimientos vacíos, el peso específico
general del barco disminuye y es menor al
del agua, lo que hace que éste se
mantenga a flote.

22. UNAS DE LAS MÁS GRANDES
EXPLICACIONES DE POR QUE UN OBJETO
FLOTA O SE HUNDE ES:
Si colocamos sobre agua distintos objetos:
madera, plástico, papel, clavos, cubos de
hielo, un barquito de papel, etc., veremos
que algunos flotan y otros se hunden. pero
esto no depende únicamente del material,
también depende de la forma que este
tenga. si con un mismo trozo de plastilina
construyes una bola y un disco ahuecado,
verás que el primero se hunde mientras
que el segundo flota, por la misma razón
un clavo de hierro se hunde y un barco del
mismo material flota.

23. EXPLICACION DE POR QUE UN OBJETO
FLOTA O SE HUNDE

24. Y entonces, se pueden producir tres
casos:
1. si el peso es mayor que el
empuje (P > E), el cuerpo se
hunde. es decir, el peso específico
del cuerpo es mayor al del líquido.
2. si el peso es igual que el empuje
(P = E), el cuerpo no se hunde ni
emerge. el peso específico del
cuerpo es igual al del líquido.
3. si el peso es menor que el
empuje (P < E), el cuerpo flota. el
peso específico del cuerpo es
menor al del líquido.

26. Es importante decir que el empuje no
solamente actúa sobre cuerpos sumergidos
en líquidos. en efecto, también actúa sobre
los cuerpos sumergidos en la atmósfera. por
ejemplo, un globo lleno de helio, como el que
sostiene la persona, asciende porque el
empuje que el aire le aplica es mayor que su
peso, siendo lo mismo lo que ocurre con los
globos aerostáticos.

27. MARCO TEORICO
 HIDROSTÁTICA: es la rama de la mecánica de
fluidos que estudia los fluidos en estado de
reposo; es decir, sin que existan fuerzas que
alteren su movimiento o posición.
Reciben el nombre de fluidos aquellos cuerpos
que tienen la propiedad de adaptarse a la forma
del recipiente que los contiene. a esta propiedad
se le da el nombre de fluidez.
Son fluidos tanto los líquidos como los gases, y
su forma puede cambiar fácilmente por
escurrimiento debido a la acción de fuerzas
pequeñas.
Los principales teoremas que respaldan el
estudio de la hidrostática son el principio de
pascal y el principio de Arquímedes

28.  FLUIDO: sustancia cuyas moléculas
presentan gran movilidad y se desplazan
libremente debido a la poca cohesión
existente entre ellas: los fluidos (es decir, los
líquidos y los gases) adoptan la forma del
recipiente que los contiene.
 PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES es un principio
físico que afirma que: “UN CUERPO TOTAL
O PARCIALMENTE SUMERGIDO EN
UN FLUIDO EN REPOSO, RECIBE
UN EMPUJE DE ABAJO HACIA ARRIBA IGUAL
AL PESO DEL VOLUMEN DEL FLUIDO QUE
DESALOJA”. esta fuerza recibe el nombre
de empuje hidrostático o de Arquímedes, y
se mide en newton (en el siu). el principio
de Arquímedes se formula así:

29. E=M.P = Pf G V
Donde e es el empuje , Pf es
la densidad del fluido, v el «volumen
de fluido desplazado» por algún
cuerpo sumergido parcial o totalmente
en el mismo, g la aceleración de la
gravedad y m la masa, de este modo,
el empuje depende de la densidad del
fluido, del volumen del cuerpo y de la
gravedad existente en ese lugar.

30. Otra definición del principio de Arquímedes es:
principio de Arquímedes:
Ley física que establece que cuando un objeto se
sumerge total o parcialmente en un líquido, éste
experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del
líquido desalojado. la mayoría de las veces se aplica al
comportamiento de los objetos en agua, y explica por
qué los objetos flotan y se hunden y por qué parecen
ser más ligeros en este medio.
El concepto clave de este principio es el `empuje',
que es la fuerza que actúa hacia arriba reduciendo el
peso aparente del objeto cuando éste se encuentra en
el agua.
Un objeto flota si su densidad media es menor que la
densidad del agua. si éste se sumerge por completo,
el peso del agua que desplaza (y, por tanto, el
empuje) es mayor que su propio peso, y el objeto es
impulsado hacia arriba y hacia fuera del agua hasta
que el peso del agua desplazada por la parte
sumergida sea exactamente igual al peso del objeto
flotante.

31.  EMPUJE: el empuje es una fuerza de dirección
vertical y sentido de abajo hacia arriba que
soportan todos los cuerpos sumergidos en un
fluido. la intensidad de esta fuerza es
equivalente al peso del liquido desalojado por el
cuerpo sumergido.
la relación peso (del cuerpo sumergido) - empuje
determinará el estado de flotación del objeto.
Cuando un cuerpo se apoya o se sumerge en un
líquido (o en un fluido) recibe de éste una fuerza
vertical de abajo hacia arriba
llamada empuje (e). el empuje puede ser mayor,
menor o igual al peso del cuerpo; no depende
del peso del cuerpo, no tiene nada que ver con el
peso del cuerpo, ¿de qué depende el empuje? el
empuje es igual al peso del líquido desplazado
por el cuerpo.

32.  ESTABILIDAD: la estabilidad en física, es la
propiedad de un cuerpo que tiende a volver
a su posición o movimiento originales
cuando el objeto se aparta de la situación
de equilibrio o movimiento uniforme, como
resultado de la acción de unas fuerzas o
momentos recuperadores.
 EMPUJE Y PESO APARENTE
 PESO APARENTE: diferencia entre el peso
real de un cuerpo y el empuje que
experimenta cuando está totalmente
sumergido en un líquido.
todos hemos experimentado la sensación
de sentirnos más livianos cuando estamos
sumergidos en agua. ello no se debe a una
reducción de nuestro peso, sino a la
presencia del empuje.

33. Si entiendes lo que se ilustra en la figura, podrás constatar
que en apariencia el peso de una piedra se reduce al
sumergirla en agua. por ejemplo, si al colgar la piedra del
dinamómetro este indica que el peso de la piedra es de 10
newton (a) y al sumergirla en agua (b) indica 8 newton, ello
se debe a que sobre la piedra, además de la fuerza de
gravedad, está actuando el empuje que ejerce el agua. el
peso de la piedra es 10 newton, su peso aparente 8 newton
y el empuje 2 newton.

34.  DENSIDAD Y MASA ESPECÍFICA: la densidad es
la cantidad de masa por unidad de volumen. se
denomina con la letra ρ. en el sistema
internacional se mide en kilogramos / metro
cúbico.
Cuando se trata de una sustancia homogénea, la
expresión para su cálculo es:
P=M/V
donde
ρ: densidad de la sustancia, kg/m3
m: masa de la sustancia, kg
v: volumen de la sustancia, m3
en consecuencia la unidad de densidad en
el sistema internacional será kg/m3 pero es
usual especificar densidades en g/cm3,
existiendo la equivalencia
1g cm3 = 1.000 kg/ m3.

35.  PESO ESPECIFICO: el peso específico de un
fluido se calcula como su peso por unidad de
volumen (o su densidad por g).En el sistema
internacional se mide en newton / metro
cúbico.
Pe= PESO/ VOLUMEN
 PRESIÓN Y PROFUNDIDAD
La presión en un fluido en equilibrio
aumenta con la profundidad, de modo
que las presiones serán uniformes sólo
en superficies planas horizontales en el
fluido.
Por ejemplo, si hacemos mediciones de
presión en algún fluido a ciertas
profundidades la fórmula adecuada es

36. P= D.H.G
Es decir, la presión ejercida por el
fluido en un punto situado a una
profundidad h de la superficie es
igual al producto de la
densidad d del fluido, por la
profundidad h y por la
aceleración de la gravedad.
Si consideramos que la densidad
del fluido permanece constante,
la presión, del fluido dependería
únicamente de la profundidad.

37.  UNIDAD DE PRESIÓN
En el sistema internacional la unidad es el
pascal (pa) y equivale a newton sobre
metro cuadrado.

38. IMPACTO SOCIAL
El submarino es un invento que requirió muchos
años en su desarrollo hasta finalmente tener la
utilidad que tiene hoy en día . en un principio usados
para exploración acuática, pronto se vio a los
submarinos como armas de guerra, si bien su
efectividad no fue comprobada hasta la 1ª guerra
mundial, casi 300 años después de que se esbozasen
los primeros retazos de lo que por aquel entonces se
denominaba como ‘sumergibles’.
Pasarían casi 250 años hasta que aparecieron los
primeros submarinos de tracción mecánica.
se puede considerar como el primer submarino militar
útil el de Isaac peral, construido a finales de siglo
XIX. de tracción mecánica, fue el primero desde el
cual se lanzó un torpedo en 1890, pero finalmente la
armada española canceló el proyecto.

39. Los submarinos no empezaron a cobrar
importancia en las guerras hasta la 1ª guerra
mundial, cuando Alemania comenzó a usarlos
primordialmente para hundir cruceros británicos.
uno de estos submarinos hundió en 1915 el
barco de pasajeros rems lusitana, en el cual
viajaban 215 pasajeros norteamericanos. el
hundimiento de este navío fue una de razones
por las cuales posteriormente estados unidos
declararía la guerra a Alemania.
Básicamente los submarinos en primera
instancia se utilizaron para exploraciones
subacuáticas y fines que no afectarían en nada la
sociedad, pero al pasar los años y la nuevas
construcciones de diferentes submarinos aun
mas y cada vez mas evolucionados lleva que ya
no se utilice para tal fin sino como armas de
guerra por el contrario se utilizan para
contrarrestar a barcos y utilizarlos para
cuestiones militares y guerras navales.

40. PROPUESTA
Acerca a la gran guerra y a la mala
utilización que se les dio a los
submarinos atreves del tiempo. una
de las grandes propuestas que
pensaría la sociedad es que se le
diera una buena utilización aparte
de ser de militares y armas de
guerras se vean como una nueva
alternativa que le traiga buenas
cosas a la sociedad.

41. CONCLUSIONES
 Sin duda que a diario se dejan pasar
bastantes situaciones cotidianas sin
analizar físicamente. en el caso de la
flotación se distinguen usos diarios y
comunes. por ejemplo al ir a la playa y
nadar, la persona es el objeto en el cual se
emplea la fuerza de empuje y se obtiene
una flotación.
 Como avance científico y tecnológico es
muy importante, pues con este principio
de flotación se han podido calcular mejores
embarcaciones, robustas las cuales cruzan
océanos completos sin hundirse, sabiendo
de ante mano cual es su máximo de carga.

42.  comprobamos y aprendimos por
que y como es que los
submarinos pueden flotar y
hundirse en el mar.
 entendimos el principio de
Arquímedes y fuera de aprender
su principio, aprendimos otras
investigaciones y grandes
descubrimientos de el.

43. BIBLIOGRAFIA
 http://mx.answers.yahoo.com/question/index
?qid=20090323163958AAtY1hc
 http://html.rincondelvago.com/principio-de-
flotacion-de-arquimedes.html
 http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Arqu
%C3%ADmedes
 http://neuro.qi.fcen.uba.ar/ricuti/No_me_salen
/FLUIDOS/FT_arquimedes.html
 http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/Ve
rContenido.aspx?ID=133171
 http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Arquimed
esEmpuje.htm

44. ANEXOS
ARQUIMEDES
Nacido: 287 A.C en Siracusa, Sicilia; muerto: 212
A.C in Siracusa, Sicilia.)
matemático griego. hijo de un astrónomo, quien
probablemente le introdujo en las matemáticas,
Arquímedes estudió en Alejandría, donde tuvo
como maestro a conón de Samos y entró en
contacto con Eratóstenes; a este último dedicó
Arquímedes su método, en el que expuso su genial
aplicación de la mecánica a la geometría, en la que
«pesaba» imaginariamente áreas y volúmenes
desconocidos para determinar su valor. regresó
luego a Siracusa, donde se dedicó de lleno al
trabajo científico.


45. De la biografía de Arquímedes, gran
matemático e ingeniero, a quien Plutarco
atribuyó una «inteligencia sobre humana»,
sólo se conocen una serie de anécdotas. la
más divulgada la relata Vitrubio y se refiere
al método que utilizó para comprobar si
existió fraude en la confección de una corona
de oro encargada por hierón II , tirano de
Siracusa y protector de Arquímedes, quizás
incluso pariente suyo. hallándose en un
establecimiento de baños, advirtió que el
agua desbordaba de la bañera a medida que
se iba introduciendo en ella; esta observación
le inspiró la idea que le permitió resolver la
cuestión que le planteó el tirano.

46. se cuenta que, impulsado por la alegría,
corrió desnudo por las calles de
Siracusa hacia su casa gritando
«Eureka! Eureka!», es decir, «¡lo
encontré! ¡lo encontré!».
La idea de Arquímedes está reflejada en
una de las proposiciones iniciales de su
obra sobre los cuerpos flotantes,
pionera de la hidrostática; corresponde
al famoso principio que lleva su nombre
y, como allí se explica, haciendo uso de
él es posible calcular la ley de una
aleación, lo cual le permitió descubrir
que el orfebre había cometido fraude.