La flotabilidad neutra ocurre cuando la densidad promedio de un objeto es igual a la densidad del fluido en el que está sumergido, lo que da como resultado que la fuerza de flotación equilibre la fuerza de gravedad que de otro modo causaría que el objeto se hundiera (si la densidad del cuerpo es mayor que la densidad). del líquido en el que está sumergido) o subir (si es menor). Un objeto que tiene flotabilidad neutra no se hundirá ni se elevará. [1]
En el buceo , la capacidad de mantener una flotabilidad neutra mediante la respiración controlada, el lastre preciso y el manejo del compensador de flotabilidad es una habilidad importante. Un buzo mantiene la flotabilidad neutra mediante corrección continua, generalmente mediante respiración controlada, ya que la flotabilidad neutra es una condición inestable para un objeto comprimible en un líquido.
El matemático Arquímedes descubrió gran parte de cómo funciona la flotabilidad hace más de 2000 años. En su investigación, Arquímedes descubrió que un objeto se eleva mediante una fuerza igual al peso del agua desplazada por el objeto. En otras palabras, un bote inflable que desplaza 100 libras (45 kilogramos) de agua está sostenido por la misma cantidad de fuerza. Un objeto que flota en un fluido se conoce como flotabilidad positiva . Un objeto que se hunde hasta el fondo tiene flotabilidad negativa , mientras que un objeto que permanece en equilibrio en el mismo nivel en el fluido tiene flotabilidad neutra . Se desarrollaron formas de ajustar la flotabilidad para producir equipos como el chaleco salvavidas inflable , que se llena de gas y ayuda a reducir la densidad media de una persona, ayudando a flotar y nadar, así como ciertos equipos de buceo (incluidos submarinos y sumergibles ) que tienen Cámaras de aire de volumen regulable para regular la flotabilidad.
La flotabilidad es importante en muchos campos. Los barcos, barcos e hidroaviones están diseñados de manera que garanticen su permanencia a flote. Los submarinos tienen una flotabilidad controlable para sumergirlos y elevarse según sea necesario. Muchos objetos se desarrollaron teniendo en cuenta la flotabilidad, como salvavidas y pontones .
La flotabilidad es esencial para la mayoría de los deportes acuáticos . Muchos nadadores saben que existen formas sencillas de flotar en la superficie, como tumbarse boca arriba o contener la respiración. La flotabilidad se nota cuando un nadador intenta sumergirse hasta el fondo de la piscina, lo que puede requerir esfuerzo. Los buceadores trabajan con muchos problemas de flotabilidad, ya que deben saber flotar, flotar y hundirse en el agua. Los buceadores suelen usar pesas de plomo para contrarrestar la flotabilidad positiva de sus cuerpos y equipo.
Los gases también son fluidos, por lo que los objetos que flotan en el aire también se pueden recortar para que tengan una flotabilidad neutra. Un globo de aire caliente que no se hunde ni se eleva utiliza la menor densidad del aire caliente en comparación con la densidad del aire circundante para producir suficiente empuje hacia arriba para equilibrar el peso de la canasta y su contenido.
La flotabilidad neutra se utiliza ampliamente en el entrenamiento de astronautas como preparación para trabajar en el entorno de microgravedad del espacio. La NASA y el programa espacial ruso mantienen instalaciones en las que los astronautas en formación interactúan con maquetas de hardware espacial, con la ayuda de buzos. En el Laboratorio de Sistemas Espaciales de la Universidad de Maryland , se utiliza de manera similar un tanque de flotabilidad neutra para evaluar el desempeño de prototipos de robots espaciales.
En un fluido quieto, cuando un objeto tiene flotabilidad neutra, no existe una fuerza neta que haga que flote o se hunda. Cualquier fuerza aplicada hará que se mueva en la dirección de la fuerza. Si no tiene impulso permanecerá inmóvil.
La vejiga natatoria de un pez controla la flotabilidad ajustando la cantidad de gas en la vejiga natatoria, lo que le permite alcanzar una flotabilidad neutra a diferentes profundidades. Cuando la densidad general de un pez aumenta o disminuye con respecto al agua circundante debido al cambio de volumen de la vejiga natatoria después del ascenso o descenso, puede corregir esta diferencia con el tiempo mediante un proceso fisiológico que implica la absorción y eliminación controlada de gases a través de la circulación sanguínea, el branquias y una glándula adyacente a la vejiga natatoria.
El cerebro humano exhibe una flotabilidad aproximadamente neutra como resultado de su suspensión en el líquido cefalorraquídeo . La masa real del cerebro humano es de unos 1.400 gramos; sin embargo, el peso neto del cerebro suspendido en el LCR equivale a una masa de 25 gramos. El cerebro, por lo tanto, existe en una flotabilidad casi neutra, lo que le permite mantener su densidad sin verse afectado por su propio peso, lo que cortaría el suministro de sangre y mataría las neuronas en las secciones inferiores.
La flotabilidad determina si un objeto flota o se hunde.