¿Por qué se sale el agua de la bañera cuando te bañas?

[valalca]

Se trata de una consecuencia del principio de Arquímedes, pero es mucho más evidente de lo que parece.

El fenómeno aparentemente mágico de que el agua de la bañera se desborde ha desconcertado a bañistas y aficionados a las burbujas de baño por igual. Pero, en realidad, esta experiencia cotidiana se basa en dos conceptos fundamentales de la física: la impenetrabilidad de la materia y el principio de Arquímedes. Al sumergirnos en la bañera, nuestro cuerpo desplaza una cierta cantidad de agua debido a la imposibilidad de que dos objetos ocupen el mismo espacio al mismo tiempo. Esta "expulsión" de agua es lo que desencadena el desbordamiento, y en este artículo, exploraremos la interacción entre la impenetrabilidad de la materia y el principio de Arquímedes en este misterio común y en otros ejemplos de la vida cotidiana.

La impenetrabilidad de la materia

La impenetrabilidad de la materia es un principio fundamental que establece que dos objetos no pueden ocupar el mismo espacio al mismo tiempo. En otras palabras, la materia no puede ser atravesada o penetrada por otra materia. Cuando entramos en la bañera, nuestro cuerpo ocupa espacio, y según este principio, desplazamos una cierta cantidad de agua. La bañera ya contiene una cantidad de agua, y esta agua tiene un volumen específico que llena parte del espacio en la bañera. Por lo tanto, cuando nuestro cuerpo se sumerge en la bañera, el agua se ve desplazada hacia arriba y hacia los lados, como si estuviéramos creando un "hueco" en el agua para acomodar nuestro cuerpo. Esta interacción entre la materia que desplazamos (el agua) y la materia que ocupa espacio (nuestro cuerpo) es el resultado directo del principio de la impenetrabilidad de la materia.

El Principio de Arquímedes

El principio de Arquímedes, en contraste, se refiere a la fuerza de flotación que experimenta un objeto sumergido en un fluido. Cuando un objeto se sumerge en un líquido, experimenta una fuerza hacia arriba, conocida como fuerza de flotación, igual al peso del fluido desplazado por el objeto. Esta fuerza de flotación es lo que permite que los objetos floten en el agua y es un resultado directo del desplazamiento de agua que ocurre cuando un objeto entra en el líquido. El principio de Arquímedes es esencial en la flotación de barcos, globos aerostáticos y otros contextos en los que la densidad de un objeto es clave para determinar su capacidad de flotación.

El baño

Al sumergirse en la bañera, la interacción entre la impenetrabilidad de la materia y el principio de Arquímedes se convierte en una imagen en movimiento. El agua que originalmente llenaba la bañera se ve desplazada hacia los lados y hacia arriba para acomodar el cuerpo que entra. Esta acción genera una fuerza de flotación sobre el cuerpo sumergido, igual al peso del agua desplazada. Si esta fuerza de flotación supera la fuerza de la gravedad que mantiene el agua en la bañera, el agua se desbordará.

El misterio del vaso con hielo

¿Qué sucede cuando llenamos un vaso hasta el borde con hielo y luego lo dejamos derretir? ¿El agua se desborda o permanece en su lugar? Vamos a explorar este curioso fenómeno que involucra la relación entre el hielo y el agua líquida, revelando por qué el resultado no siempre es lo que podrías esperar.

Cuando se llena un vaso con hielo hasta el borde, y el hielo se derrite, el nivel del agua generalmente no se desborda. Esto se debe a una propiedad única del agua: su densidad.

El agua es más densa en estado líquido que en estado sólido. Cuando el hielo se derrite, la densidad del agua disminuye, lo que significa que una cantidad de agua igual al volumen del hielo ocupará menos espacio cuando se convierte en líquido. Por lo tanto, aunque el hielo puede llenar el vaso hasta el borde cuando está en su estado sólido, una vez que se derrite y se convierte en agua líquida, su nivel generalmente disminuirá y no se desbordará.

Sin embargo, debe tenerse en cuenta que esto puede variar según la forma del vaso y la temperatura del agua y el hielo. En condiciones normales, el agua no debería desbordarse cuando el hielo se derrite en un vaso lleno hasta el borde.

Eureka

La historia de por qué se desborda el agua de la bañera al bañarnos nos lleva de vuelta a la antigua Grecia, donde el legendario científico Arquímedes dejó una huella imborrable. La famosa anécdota de Arquímedes, quien, mientras sumergía su cuerpo en una bañera, observó cómo el agua desbordaba, ilustra la relación entre la masa sumergida de un objeto y el desplazamiento de líquido. Este episodio no solo revela la brillantez de Arquímedes en la comprensión de los principios fundamentales de la física, sino que también nos recuerda que el mundo de la ciencia es un viaje de curiosidad, observación y asombro constante. El grito de "Eureka" que resonó en su bañera marcó el momento en que Arquímedes hizo un descubrimiento revelador y, desde entonces, la expresión "Eureka" ha perdurado como un símbolo de inspiración en la búsqueda del conocimiento. Aunque tiene más mito que realidad, es una bonita palabra que podemos usar en los mejores momentos.

muyinteresante.es / Eugenio F. Aguilar. 27/10/2023