FLUIDOS Y PRESIÓN

Principio de Arquímedes: empuje y ejemplos resueltos

Dentro de una alberca parece más fácil levantar un objeto. Su peso gravitatorio no desaparece: el agua ejerce una fuerza ascendente llamada empuje.

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El principio de Arquímedes establece que el empuje sobre un cuerpo parcial o totalmente inmerso es igual al peso del fluido desplazado: FB=ρfluido gVdesplazado. Flota en equilibrio cuando el empuje iguala su peso.

    El fluido sostiene parte del peso aparente

    La presión es mayor en la parte inferior de un cuerpo sumergido que en la superior. Al sumar las fuerzas de presión aparece una fuerza neta hacia arriba: el empuje.

    Arquímedes permite calcularla sin sumar cada presión. Basta conocer cuánto fluido se desplaza y cuánto pesa ese volumen. Después se compara el empuje con el peso del cuerpo.

    Cuerpo sumergido con peso hacia abajo, empuje hacia arriba y un volumen de fluido desplazado señalado.
    El empuje equivale al peso del fluido desplazado; que el objeto suba o baje depende de la comparación con su peso.

    Conexiones de la familia

    El empuje puede escribirse con el peso específico del fluido. Su origen se entiende mediante el cambio de presión con la profundidad.

    Fórmula principal

    EmpujeFB=ρfluido gVdes

    Peso del fluido desplazado por la parte sumergida.

    Magnitudes, símbolos y unidades

    MagnitudSímboloUnidadSímbolo de unidadNota
    EmpujeFBnewtonNFuerza vertical ascendente.
    Densidad del fluidoρkilogramo por metro cúbicokg/m³No la del objeto.
    Volumen desplazadoVdesmetro cúbicom³Volumen sumergido.
    Peso aparenteWapnewtonNLectura de soporte en el fluido.

    Fórmulas derivadas

    Peso aparente

    Wap=W−FB

    Procedencia: Equilibrio vertical al sostener el cuerpo.

    Cuándo usarla: Sin otras fuerzas verticales.

    Fracción sumergida

    Vsum/V=ρobj/ρfluido

    Procedencia: Igualar peso y empuje.

    Cuándo usarla: Objeto homogéneo que flota en equilibrio.

    Cómo resolver un problema de empuje

    1. Identifica el fluido

      Usa su densidad, no la del cuerpo.

    2. Obtén el volumen desplazado

      Es el volumen sumergido.

    3. Calcula el empuje

      Aplica FB=ρgVdes.

    4. Compara fuerzas

      Contrasta empuje y peso.

    5. Decide el movimiento

      Sube, baja o queda en equilibrio.

    6. Interpreta

      Distingue peso real y aparente.

    10 ejemplos explicados del principio de Arquímedes

    1

    Cubo sumergido

    Un cuerpo desplaza 0,002 m³ de agua. Calcula el empuje.

    Datos
    ρagua=1000 kg/m³; g=9,8 m/s²; Vdes=0,002 m³.
    Principio
    FB=ρfluido gVdes.
    Sustitución
    FB=1000×9,8×0,002.
    Cálculo o razonamiento
    1000×9,8×0,002=19,6.
    Resultado
    FB=19,6 N.

    Interpretación: El empuje depende del fluido desplazado, no directamente del material del cuerpo.

    2

    Objeto parcialmente sumergido

    Un objeto flotante desplaza 0,005 m³ de agua. ¿Qué peso tiene en equilibrio?

    Datos
    Vdes=0,005 m³; ρagua=1000; g=9,8; equilibrio.
    Principio
    Al flotar en reposo, W=FB=ρgVdes.
    Sustitución
    W=1000×9,8×0,005.
    Cálculo o razonamiento
    1000×9,8×0,005=49.
    Resultado
    W=49 N.

    Interpretación: El volumen total del objeto puede ser mayor; solo cuenta la parte que desplaza agua.

    3

    Peso aparente

    Un objeto pesa 80 N en aire y recibe 30 N de empuje al sumergirse. ¿Qué marca un dinamómetro?

    Datos
    W=80 N; FB=30 N.
    Principio
    Waparente=W−FB.
    Sustitución
    Waparente=80−30.
    Cálculo o razonamiento
    80−30=50.
    Resultado
    Waparente=50 N.

    Interpretación: El peso gravitatorio no cambió; cambió la fuerza que debe sostener el dinamómetro.

    4

    Volumen desplazado

    Un empuje de 24,5 N actúa en agua. Halla el volumen desplazado.

    Datos
    FB=24,5 N; ρ=1000 kg/m³; g=9,8 m/s².
    Principio
    Vdes=FB/(ρg).
    Sustitución
    Vdes=24,5/(1000×9,8).
    Cálculo o razonamiento
    24,5/9800=0,0025.
    Resultado
    Vdes=0,0025 m³=2,5 L.

    Interpretación: El volumen desplazado coincide con el volumen sumergido.

    5

    Madera flotante

    Un bloque de densidad 600 kg/m³ flota en agua. ¿Qué fracción de su volumen queda sumergida?

    Datos
    ρobj=600; ρfluido=1000; equilibrio.
    Principio
    Vsum/Vtotal=ρobj/ρfluido para un objeto homogéneo flotante.
    Sustitución
    Fracción=600/1000.
    Cálculo o razonamiento
    600/1000=0,60.
    Resultado
    Queda sumergido el 60 %.

    Interpretación: El 40 % restante queda fuera del agua en este modelo.

    6

    Objeto que se hunde

    Una pieza homogénea tiene densidad 1200 kg/m³ y se suelta completamente dentro de agua. ¿Qué tendencia tiene?

    Datos
    ρobj=1200; ρagua=1000.
    Principio
    A volumen igual, W/FB=ρobj/ρfluido.
    Sustitución
    1200/1000=1,2>1.
    Cálculo o razonamiento
    El peso supera al empuje.
    Resultado
    La pieza acelera hacia abajo.

    Interpretación: Aunque se hunda, sigue recibiendo empuje.

    7

    Helio en aire

    Un globo desplaza 2 m³ de aire de 1,2 kg/m³. Estima el empuje.

    Datos
    ρaire=1,2 kg/m³; V=2 m³; g=9,8.
    Principio
    El principio también vale para gases: FB=ρgV.
    Sustitución
    FB=1,2×9,8×2.
    Cálculo o razonamiento
    1,2×9,8×2=23,52.
    Resultado
    FB≈23,5 N.

    Interpretación: Para saber si asciende hay que restar el peso del helio, la envoltura y la carga.

    8

    Agua salada

    El mismo volumen de 0,010 m³ se sumerge en agua dulce (1000 kg/m³) y salada (1030 kg/m³). Compara empujes.

    Datos
    V=0,010 m³; g=9,8; ρ1=1000; ρ2=1030.
    Principio
    FB=ρgV.
    Sustitución
    FB1=1000×9,8×0,010; FB2=1030×9,8×0,010.
    Cálculo o razonamiento
    FB1=98 N; FB2≈100,94 N.
    Resultado
    El agua salada da ≈2,94 N más de empuje.

    Interpretación: Un fluido más denso produce mayor empuje para el mismo volumen desplazado.

    9

    Carga máxima de una balsa

    Una balsa puede desplazar como máximo 0,80 m³ de agua antes de hundir su borde. ¿Qué peso total máximo sostiene?

    Datos
    Vdes,max=0,80 m³; ρagua=1000; g=9,8.
    Principio
    En el límite de flotación: Wtotal,max=ρgVdes,max.
    Sustitución
    W=1000×9,8×0,80.
    Cálculo o razonamiento
    1000×9,8×0,80=7840.
    Resultado
    Wtotal,max=7840 N.

    Interpretación: Ese total incluye el peso de la propia balsa y la carga.

    10

    Equilibrio neutro

    Un objeto completamente sumergido tiene la misma densidad que el fluido. ¿Qué ocurre idealmente?

    Datos
    ρobj=ρfluido; Vobj=Vdes.
    Principio
    W=ρobjgV y FB=ρfluidogV.
    Sustitución
    Como las densidades son iguales, W=FB.
    Cálculo o razonamiento
    La fuerza neta vertical es cero.
    Resultado
    Puede quedar suspendido a profundidad constante.

    Interpretación: Corrientes, burbujas o variaciones de densidad pueden alterar el equilibrio real.

    Ahora te toca a ti

    Ejercicio 1

    Un cuerpo desplaza 3 L de agua. Halla FB con g=9,8.

    Comprobar respuesta

    Respuesta: 29,4 N.

    3 L=0,003 m³; 1000×9,8×0,003.

    Ejercicio 2

    W=70 N y FB=25 N. Halla Wap.

    Comprobar respuesta

    Respuesta: 45 N.

    70−25.

    Ejercicio 3

    ¿Qué densidad produce mayor empuje con igual volumen?

    Comprobar respuesta

    Respuesta: La mayor densidad del fluido.

    FB es proporcional a ρ.

    Ejercicio 4

    Un objeto flota. ¿FB es mayor que W?

    Comprobar respuesta

    Respuesta: No en equilibrio: son iguales.

    La fuerza neta es cero.

    Ejercicio 5

    ¿Un objeto hundido deja de recibir empuje?

    Comprobar respuesta

    Respuesta: No.

    El empuje existe aunque sea menor que el peso.

    Errores frecuentes

    Error: Usar el volumen total de un objeto parcialmente sumergido.

    Corrección: Usa solo el volumen desplazado.

    Coincide con la parte sumergida.

    Error: Usar la densidad del objeto en FB.

    Corrección: Usa la densidad del fluido.

    El empuje es el peso del fluido desplazado.

    Error: Decir que un cuerpo flotante tiene FB>W en reposo.

    Corrección: En equilibrio, FB=W.

    Si fuera mayor, aceleraría hacia arriba.

    Error: Confundir peso aparente con peso gravitatorio.

    Corrección: W no cambia; cambia la fuerza de soporte.

    Wap=W−FB.

    Error: Afirmar que solo los líquidos producen empuje.

    Corrección: Incluye también los gases.

    El principio se aplica a fluidos.

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    Pregunta 1 de 10

    FB equivale al peso de:

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    Cómo citar este artículo

    Editorial Ejemplode. (2026, 5 de agosto). Principio de Arquímedes: empuje y ejemplos resueltos. https://www.ejemplode.com/fisica/principio-de-arquimedes/

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