Resumen

Este trabajo reproducirá con medios caseros lo que puede ocurre cuando se sumerge un objeto en el agua, de esa forma podremos a través de cosas que usualmente tenemos a la mano como un recipiente, agua, frascos y cosas de diferentes pesos y formas que estén en casa, representar lo que ocurre cuando los grandes barcos de metal están en el agua y  la razón por la que flotan y no se hunden en el agua a pesar de que son de metal.

Todos hemos visto en películas, en dibujos, libros o en las playas, que hay barcos enormes que transportan objetos o que son como hoteles flotantes que transportan gente y a pesar de que están hechos de metal y que tienen grandes cargas se mantienen flotando en el agua

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

¿Los grandes barcos de metal flotan por su forma, por su peso o por sus grandes motores?

Antecedentes

Desde el principio de los tiempos, el hombre siempre ha tenido la necesidad de explorar nuevos lugares, se cree que los barcos surgieron desde hace 6000 años antes de Cristo, la historia dice que los egipcios fueron los primeros constructores de embarcaciones de los que se tienen noticias, la primera fuente gráfica de estos barcos egipcios es del siglo XXX a.d.C. y lo más seguro es que este tipo de embarcaciones llevaran utilizándose desde hace bastante tiempo.

Los barcos egipcios de más antigüedad que se conocen estaban construidos sobre de madera y podían cargar mínimo a unos 20 remeros. Estas naves tenían un mástil con una vela rectangular y uno o dos grandes remos y podían transportar el peso de mercancía.

Los fenicios, fueron un pueblo de gran importancia en la historia de la navegación, eran excelentes marinos, construyeron barcos para transportar pesadas cargas, y también buques de guerra. Llegaron a tener barcos realmente grandes y solían aprovechar la fuerza del viento por medio de velas rectangulares.

Los romanos desarrollaron muchos tipos distintos de embarcaciones de guerra, sobre todo galeras, las cuales tenían puentes para poder abordar los barcos enemigos y llevaban catapultas. Para el comercio, los romanos fabricaron barcos de hasta 53 metros, pero se cree que construyeron barcos aún más grandes para transportar obeliscos de Egipto a Roma.

Posteriormente aparecieron muchas clases diferentes de barcos, en 1777 algunos constructores de naves ya habían probado con los cascos en hierro, pero se produjeron los efectos del hierro en la brújula, desviaba la aguja del verdadero norte, este problema se superó en 1830, también en el siglo XIX apareció el barco de pesca más pesado, el ballenero. De esa forma los grandes barcos de metal para el transporte o para el turismo y diversión de las personas se hizo popular.
Pero para descubrir cómo es que los barcos flotan ya que hemos visto que ha habido barcos de diferentes tamaños y materiales, debemos proseguir con nuestro experimento.

Objetivo

Experimentar la fuerza del agua sobre un objeto hundido en ella para comprobar si flota

Justificación

Los barcos son de gran utilidad para las personas, llevar productos a través de barcos es muy importante, sobre todo cuando se trata de distancias en los que se deben atravesar los océanos, como por ejemplo llevar comida a la gente de otro continente o tal vez para viajar y disfrutar en un viaje que nos permita cruzar el mar y ver animales marinos. Cuando me subí a un barco para atravesar a una isla ví que era de metal y aunque lo vi grande después me enseñaron que había barcos más grandes en la playa esperando salir, algunos exploraban el mar para investigar otros llevaban gente o mercancías. Fue entonces que pensé por qué si los barcos son tan grandes y están hechos de metales pesados, los barcos flotan,  quiero saber por qué y si es posible que podemos cambiar su forma y seguirían flotando o sólo necesitamos ponerles motores o hélices más grandes.

Para ello debemos primero entender que todo objeto tiene peso y tamaño, que es lo mismo que decir peso y volumen, es decir el espacio que usa un objeto, dos objetos pueden ser iguales  en tamaño y forma, sin embargo, uno puede pesar mucho más que otro, por ejemplo podemos llenar una bolsa  de algodón y otra bolsa del mismo tamaño con canicas, aunque se llenen las dos bolsas, es decir tengan el mismo volumen, la de canicas pesará mucho más. La explicación es que el objeto más pesado es más denso.

La densidad de un objeto nos dice cuánto pesa el objeto en una unidad de volumen, es decir, nos indica cuanta materia existe por unidad de volumen. Volvamos al ejemplo de las bolsas, la bolsa de algodón pesa menos que la de canicas, se dice entonces que las canicas son más densas que el algodón.

Hipótesis

Los barcos flotan por el aire que tienen en la estructura que se hunde bajo el agua.

Método (materiales y procedimiento)

Materiales

Un recipiente con agua

Dos trozos de papel aluminio del mismo tamaño

Procedimiento

Tomamos uno de los trozos de papel aluminio y hacemos un pequeño barco.

Lo ponemos en el recipiente de agua

Tomamos el segundo trozo de papel aluminio, recordemos que debe ser del mismo tamaño que el primero y lo aplastamos hasta hacer una pequeña pelota con él.

Tomamos la pelota de aluminio que hicimos con el papel y la ponemos en el recipiente con agua.

Galería Método

Resultados

¿Qué paso?

El barco hecho con papel flotó y la pelota de aluminio que se hizo con el mismo tamaño de papel aluminio se hundió.

¿Cómo pasó?

A pesar de que el aluminio que se utilizó era del mismo tamaño y por tanto pesaban lo mismo, el que se utilizó para hacer un pequeño barco flotó y la bola se hundió en el agua.

¿Qué obtuve?

Comprobé que los objetos puedan flotar dependiendo de su peso y su forma.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Los barcos flotan porque son menos densos que el agua. Aunque los grandes barcos sean de metal (el cual se hunde con gran facilidad por su peso), los barcos ocupan un gran espacio o volumen.

Un objeto que está hueco tiene poca densidad, porque en su mayoría está lleno de aire. Con el barco ocurre lo mismo, aunque sea de hierro flota en el agua a causa del aire que tiene dentro. En el caso de que se le haga un agujero en el casco, el agua entrará sacando el aire hacia fuera, entonces la densidad de barco será mayor que la del agua y el barco se hundirá.

Cuando sumergimos un barco en el agua, éste desaloja una parte del volumen que antes ocupaba el fluido, empujándolo hacia fuera. Como consecuencia, el agua empuja al barco en todas las direcciones, es decir, existe una fuerza que empuja al barco de abajo hacia arriba haciéndolo flotar.

Esto lo sabemos gracias al sabio Arquímedes quien hace dos mil años, señaló el principio de porqué los objetos flotan: «Cuando sumergimos un objeto en el agua éste flota por una fuerza igual al peso del líquido que desplaza.»

Para llegar a esta conclusión el sabio se metió en una tina con agua y se dio cuenta que entre más se sumergía, más agua caía de la tina y más liviano se sentía, porque al meter algo en el agua, ésta sube de nivel y si el objeto es grande se derrama.

Como vemos, el diseño del barco es muy importante.

El volumen representa el espacio de un objeto. A mayor volumen, mayor será el agua desplaza, y por lo tanto, mayo será el empuje que ésta realice. Esta fuerza recibida se llama empuje hidroestático.

Si se sumerge una bola de metal de 1 Kg en el agua (parecido a lo que hicimos con la bola de papel aluminio), este se hundiría, porque la fuerza del agua que desplaza no basta para mantenerlo a flote, pero si la misma cantidad de acero se moldea para formar una figura más larga, (como el barco que hicimos en el experimento) empuja  mayor cantidad de agua, entonces el agua tiene más fuerza para empujarlo hacia arriba entonces flotará.

Cuando se construye un barco deben pensar no sólo en el material y el peso del mismo sino también en la forma.

Aprendí de una sencilla que:

Los barcos se mantienen en flote porque su peso, es más pequeño que el peso del agua que mueve y eso se debe a la forma en que están hechos porque aunque son muy grandes tienen adentro aire.

Para que un objeto flote se deben cumplir las siguientes condiciones:

1) La densidad:

Para que un objeto flote, tiene que ser menos denso que la materia donde flota. Si no se hunde.

2) La forma física del objeto: La cantidad de líquido que desplaza o mueve un objeto depende de la forma que tiene.

Bibliografía

• http://www.nauticaypesca.es/barcos/historia-de-los-barcos/
• Experimentos simples para entender una tierra complicada, Universidad Nacional, Autónoma de México; Primera edición, 2007, ISBN 978-970-32-4389-1, Impreso y hecho en México.
• http://www.conacyt.mx/index.php/comunicacion/ciencia-para-ninos

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography