Cómo jugar a Carga de la barcaza
- Elige qué flota y lee en la tarjeta su tamaño, su masa y la densidad del agua.
- Un cuerpo que flota desplaza su propia masa de agua: ρ·V = M. Para una caja, V = L × B × d, así que d = M ÷ (ρ·L·B).
- Escribe tu predicción y pulsa Cargar. La grúa baja el cuerpo, o la carga sube a bordo, de forma constante.
- Mira la línea naranja del casco: muestra la línea de flotación que da tu predicción junto a la real.
¿Por qué flotan las cosas?
El agua empuja hacia arriba todo lo que está en ella. Este empuje es igual al peso del agua que el objeto desplaza: F_b = ρ·g·V, el principio de Arquímedes. Un objeto que flota se hunde hasta que esa agua pesa lo mismo que él, y entonces las fuerzas se equilibran. Así, una barcaza de 24 t desplaza 24 t de agua, 24 m³ de agua dulce, y se hunde lo justo para ese volumen. Si la cargas, se hunde más; cuando el agua llega a la cubierta ya no puede desplazar más, y la carga de más la inunda. Que algo flote depende de su densidad media, toda la masa entre todo el volumen. Un barco de acero está casi lleno de aire, así que su densidad media queda muy por debajo de la del agua, aunque el acero sea casi ocho veces más denso. La densidad del agua también cuenta: el agua de mar es más densa que la de río, así que un barco flota un poco más alto en el mar, y el hielo, de 917 kg/m³, flota con unas nueve décimas partes bajo la superficie.
Un modelo de aprendizaje acotado
Todo lo que flota es una caja de fondo plano y costados rectos, así que el volumen sumergido es A·d, con A = L × B. El agua está en calma y su densidad es fija, salvo que cambia de forma constante de 1025 a 1000 kg/m³ mientras la barcaza entra en el río. La carga llega al agua de forma constante durante 2 s, tan despacio que el cuerpo siempre queda en d = M ÷ (ρ·A) sin oscilar. Si el calado llega a la altura de la cubierta H, la carga se detiene y la barcaza se dibuja hundiéndose durante 1 s; a menos del 0,05 % de la cubierta aún cuenta como a flote. Una carga es correcta si la barcaza flota con un margen de sobra del 2 % como mucho; cualquier otra predicción, con un margen del 2 %. g = 9,8 m/s². Se juega en tiempo real.