Factor que determina la Flotacion Densidad del agua y Cuerpo

LA DENSIDAD DEL AGUA
La densidad de un cuerpo está relacionada con su flotabilidad, una sustancia flotará sobre otra si su densidad es menor. Por eso la madera flota sobre el agua y el plomo se hunde en ella, porque el plomo posee mayor densidad que el agua mientras que la densidad de la madera es menor, pero ambas sustancias se hundirán en la gasolina, de densidad más baja.

Esto quiere decir que para saber si una persona puede flotar en el medio acuático debemos saber cuál es la densidad del agua y cuál es la densidad de la persona. Estos dos parámetros puede variar dependiendo del tipo de agua y del somatotipo, edad, sexo, etc. de cada individuo. Sin embargo, existen valores medios con los cuales se puede afirmar que todos los humanos flotan en mayor o menor medida.

La densidad del agua dulce es de 1.000 Kg/m³ y la densidad media del cuerpo humano es de 950 Kg/m3. Por lo tanto un individuo puede flotar con facilidad sobre el agua.

La mayoría de las veces el agua no se encuentra en estado puro, es decir, H₂O únicamente, sino que contiene diversas sustancias en mayor o menor medida, por ejemplo: calcio, magnesio, sodio, cloro, sulfuro, potasio, etc. Dependiendo de esas sustancias y la cantidad de ellas disueltas o en suspensión, el agua será más o menos densa.
Un ejemplo muy claro es la diferencia de densidad del agua del mar con respecto al agua de un río. El agua del mar contiene, entre otros compuestos, sal disuelta (cloruro de sodio), lo que hace que sea más densa (1.027kg/m³ en la superficie) y por lo tanto mucho más fácil flotar en ella que en un río o en una piscina.

DENSIDAD DEL CUERPO

El Principio de Arquímedes establece que cuando un cuerpo está total o parcialmente sumergido en un líquido en reposo experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del volumen del líquido desplazado. Por lo tanto si un cuerpo tiene una densidad relativa menor que 1, flotará, ya que el peso del objeto es menor que el agua desplazada.

El cuerpo humano puede alterar su densidad en función de la cantidad de aire albergada en sus pulmones, permitiendo que el peso del volumen de agua desalojado aumente o disminuya en relación al peso del cuerpo en su conjunto. En inspiración, el peso específico del cuerpo humano suele ser menor que 1, por lo tanto el cuerpo flotará;mientras que en espiración el peso especifico suele ser mayor que 1, por lo tanto el cuerpo no flotará.

EL EQUILIBRIO EN LA FLOTACION:

Según el principio de Arquímedes, sobre un cuerpo sumergido en el agua actúan dos fuerzas: la fuerza de la gravedad o peso y la fuerza de flotación o empuje.

Imagen 1

Para que un cuerpo quede en equilibrio estático, dichas fuerzas deberán de contrarrestarse, de lo contrario el cuerpo se hundirá o rotará hasta encontrar un equilibrio (figuras A de las imágenes 1 y 2).

El punto de aplicación de estas dos fuerzas sobre el cuerpo humano es distinto, debido al reparto no homogéneo de masas. En posición horizontal, generalmente, el punto de aplicación del centro de gravedad (CG) se sitúa más bajo que el punto de aplicación del centro de flotación (CF), (imagen 1).
Partiendo de esta base, podemos decir que se han de cumplir dos condiciones para que el cuerpo queda en equilibrio:

Imagen 2

• Que la resultante de las fuerzas aplicadas sea igual a cero (∑F=0), es decir, que el Empuje sea igual al Peso (P=E), (figuras B de las imágenes 1 y 2). En este punto influye la densidad del agua y la densidad del cuerpo, parámetros de los que ya hemos hablado.
• Que la resultante de los momentos de las fuerzas aplicadas sea también cero, es decir, que el empuje y el peso tengan la misma línea de aplicación (figuras B de las imágenes 1 y 2), de lo contrario la resultante no será nula, produciéndose un movimiento rotatorio (figuras A de las imágenes 1 y 2), hundiéndose la parte mas pesada, generalmente las piernas, hasta que el centro de gravedad y el centro de flotación se hallen en la vertical.

Imagen 3

El centro de gravedad o centro de masa del cuerpo humano no es un punto fijo, sino que puede variar su posición de una persona a otra dependiendo de la constitución física, la edad y el sexo. Pero también varía en una persona cuando la disposición de los segmentos cambia, como al caminar, al correr, sentarse, o simplemente levantar los brazos en posición horizontal con respecto al suelo (imagen 3). Si la proyección del centro de gravedad cae dentro de la base de sustentación, se puede decir que el cuerpo está en equilibrio, por el contrario cuando el CG cae afuera de ésta el cuerpo pierde el equilibro.

Lo mismo sucede en el medio acuático pero con la salvedad de que la base de sustentación (superficie de apoyo) no es el suelo sino el agua.

Ya hemos mencionado que la densidad media de un cuerpo humano es ligeramente inferior al a la densidad del agua, y por lo tanto la mayoría de personas flotan en el medio acuático.
Sin embargo, muchas veces ocurre que las extremidades inferiores tienden a permanecer en una posición determinada o tienden a adquirir la posición en donde la parte más densa queda hacia abajo (imagen 1, figura A). Esta situación sigue siendo un estado de flotación si se mantiene en la superficie o dentro del agua sin irse al fondo.
Para conseguir una flotación más horizontal podemos desplazar las extremidades superiores hacia arriba (imagen 1, figura B). Esto se debe a que la posición de equilibrio está determinada por la posición relativa del centro de gravedad o peso y del centro de flotacióno empuje. Este cambio de posición de los segmentos corporales provoca un desplazamiento de la posición del centro de gravedad hasta que ambos puntos de aplicación se hallen en la vertical.