Cómo funciona un barco (flotabilidad)

La flotabilidad es la capacidad de un cuerpo para sostenerse dentro de un fluido (como el agua). El principio fundamental fue descubierto por el sabio griego Arquímedes: todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido que desaloja. Los barcos se diseñan para ser huecos y desplazar un gran volumen de agua. Aunque el acero es mucho más denso que el agua, el barco como conjunto (acero + aire en el interior) tiene una densidad media mucho menor que la del agua. Mientras el peso del agua desalojada sea igual or mayor que el peso total del barco, este se mantendrá a flote. Además de la flotabilidad, los barcos deben ser estables para no volcar, lo cual se consigue situando el centro de gravedad lo más bajo posible (lastre) y diseñando la forma del casco para que se autoenderece con el oleaje.

1. El empuje de Arquímedes Cuando metes un barco en el agua, este "empuja" el agua para hacerse sitio. El agua responde empujando el casco hacia arriba con una fuerza proporcional al volumen que el barco ocupa debajo de la línea de flotación. 2. Densidad media Un bloque sólido de acero se hunde porque es más denso que el agua. Pero un barco es como una "caja" de acero llena de aire. La densidad total (masa dividida por volumen) es menor que la del agua, lo que genera la flotabilidad positiva. 3. La línea de flotación Es la mark indicadora hasta dónde se sumerge el barco. Si cargas el barco con más peso, se sumergirá más, desplazando más agua y generando más empuje hasta equilibrarse. Si el peso supera el empuje máximo posible, el barco se hunde. 4. Estabilidad y metacentro La forma del casco es vital. Cuando el barco se inclina por el viento o las olas, el volumen sumergido cambia de forma, desplazando el punto de empuje y creando un "par de adrizamiento" que devuelve el barco a su posición vertical. 5. Propulsión y timón Una vez a flote, el barco se mueve mediante hélices (que empujan el agua hacia atrás) o velas (que aprovechan la diferencia de presión del viento). El timón desvía el flujo de agua para hacer girar la proa. 6. Estanqueidad El casco debe ser totalmente impermeable. Los barcos modernos se dividen en compartimentos estancos; si uno se rompe y entra agua, los demás mantienen el aire suficiente para que el barco siga flotando (aunque se use con dificultad).

Los barcos sirven para:

Ventajas:

Desventajas:

Ejemplo 1: Un portacontenedores cargado Llega a puerto con 20.000 contenedores. A medida que las grúas sacan la carga, el barco pesa menos y empieza a "subir" sobre el nivel del agua, porque necesita desplazar menos agua para equilibrar su peso. 2. Una lancha motora girando El conductor gira el volante. El timón o el propio motor fueraborda se inclina. El chorro de agua golpea de lado y la reacción empuja la popa hacia el lado contrario, haciendo que la proa apunte hacia donde queremos ir. 3. Un barco con una vía de agua Si el casco se rompe, el aire es sustituido por agua (que es pesada). La densidad media del barco aumenta rápidamente. Si no se cierran los compartimentos estancos, el peso total superará el empuje de Arquímedes y el barco bajará al fondo. 4. El lastre en un velero Los veleros tienen una quilla pesada de plomo en la parte inferior. Esto hace que, aunque el viento empuje las velas con fuerza lateral, el centro de gravedad esté tan bajo que el barco sea casi imposible de volcar por completo.