En mecánica de fluidos , el desplazamiento se produce cuando un objeto se sumerge en gran parte en un fluido , lo que lo empuja y ocupa su lugar. A continuación, se puede medir el volumen del fluido desplazado y, a partir de ello, se puede deducir el volumen del objeto sumergido: el volumen del objeto sumergido será exactamente igual al volumen del fluido desplazado.
Un objeto sumergido en un líquido desplaza una cantidad de fluido igual a su volumen. Así, la flotabilidad se expresa a través del principio de Arquímedes , que establece que el peso del objeto se reduce por su volumen multiplicado por la densidad del fluido. Si el peso del objeto es menor que esta cantidad desplazada, el objeto flota; si es mayor, se hunde. La cantidad de fluido desplazado está directamente relacionada (a través del principio de Arquímedes) con su volumen. En el caso de un objeto que se hunde (está totalmente sumergido), se desplaza el volumen del objeto. En el caso de un objeto que flota, el peso del fluido desplazado será igual al peso del objeto que se desplaza.
Este método se puede utilizar para medir el volumen de un objeto sólido, incluso si su forma no es regular. Existen varios métodos de medición de este tipo. En un caso, se registra el aumento del nivel del líquido a medida que el objeto se sumerge en el líquido (normalmente agua). En el segundo caso, el objeto se sumerge en un recipiente lleno de líquido (llamado recipiente de desbordamiento), lo que hace que se desborde. A continuación, se recoge el líquido derramado y se mide su volumen. En el tercer caso, el objeto se suspende bajo la superficie del líquido y se mide el aumento de peso del recipiente. El aumento de peso es igual a la cantidad de líquido desplazado por el objeto, que es igual al volumen del objeto suspendido multiplicado por la densidad del líquido. [1]
El concepto del principio de Arquímedes es que un objeto sumergido en un fluido es impulsado hacia arriba por una fuerza igual al peso del fluido desplazado por el objeto. [2] El peso del fluido desplazado se puede encontrar matemáticamente. La masa del fluido desplazado se puede expresar en términos de la densidad y su volumen, m = ρV . El fluido desplazado tiene un peso W = mg , donde g es la aceleración debida a la gravedad . Por lo tanto, el peso del fluido desplazado se puede expresar como W = ρVg .
El peso de un objeto o sustancia se puede medir haciendo flotar un recipiente suficientemente flotante en el cilindro y anotando el nivel del agua. Después de colocar el objeto o sustancia en el recipiente, la diferencia de peso de los volúmenes del nivel del agua será igual al peso del objeto.