Curso Física por Ordenador del autor: Profesor Ángel Franco García, de la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial de Eibar,  España.

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htm

Se introduce

• La densidad del sólido r  relativa al fluido en la barra de desplazamiento titulada Densidad relativa.

El bloque tiene una altura h=1 de una unidad y una sección S. Se coloca el bloque justamente encima de la superficie del fluido. La altura de su centro de masas es y₀=1.5 unidades.

Se suelta el bloque, llega hasta la posición final de equilibrio y_e= r h, si la densidad r <1, o hasta el fondo del recipiente si la densidad r >1.

El programa interactivo no hace ninguna suposición acerca del modo en el que el bloque parte de la posición inicial y llega a la posición final (no calcula la posición y velocidad del cuerpo en cada instante), ya que el objetivo del programa es el de mostrar los cambios en la energía potencial E_p del cuerpo con la posición y del c.m. del mismo.

En la parte derecha del applet, se traza:

• la energía potencial debida a la fuerza conservativa peso E_g (en color negro),
• la energía potencial debida al empuje E_f (en color azul)
• la suma de ambas contribuciones E_p (en color rojo) en función de la posición y del c.m. del bloque

Como podemos apreciar la curva de la energía potencial gravitatoria E_g (en color negro) es una recta cuyo valor máximo está en la posición inicial y=1.5 y es cero cuando el bloque llega al fondo y=0.

La curva de la energía potencial correspondiente al empuje E_f (en color azul) es algo más complicada y consta de dos partes: Una parábola mientras el cuerpo está parcialmente sumergido (x<h) ó (y>0.5), unida a una línea recta cuando el cuerpo está completamente sumergido (x³ h) ó (y£ 0.5). La energía potencial inicial es cero y se va incrementando a medida que el cuerpo se sumerge en el fluido.

La curva de la energía potencial total E_p (en color rojo) es la suma de las dos contribuciones, E_p=E_g+E_f

Para trazar estas gráficas se ha tomado como unidad de energía, la energía potencial inicial del bloque r_sShg·y₀ con y₀=1.5, h=1 y r_s=r , densidad del sólido relativa al fluido r_f=1. De este modo, la energía potencial inicial del bloque es una unidad.

Se presentan tres casos:

1. Cuando r <1, la energía potencial presenta un mínimo en x= r h. En este caso con x=y₀-y, h=1 e y₀=1.5, tendremos que la posición del c.m. en el equilibrio será y_e=1.5-r .
    
2. Cuando r >1, la curva de la energía potencial no tiene mínimo y por tanto, no hay posición de equilibrio estable.
    
3. En el caso límite en el que r =1 la energía potencial para y£ 0.5 es una línea recta horizontal, y la posición de equilibrio del c.m. del bloque puede ser cualquier y£ 0.5.

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