Un principio físico que establece que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo experimenta una fuerza ascendente de flotación igual en magnitud al peso del fluido desplazado por dicho cuerpo.

Principio

La flotación surge del gradiente de presión hidrostática en un campo gravitatorio: la fuerza neta hacia arriba sobre un cuerpo sumergido es igual al peso del fluido desplazado, porque la presión aumenta con la profundidad y produce en la parte inferior una fuerza mayor que en la superior.

Demostración

Un casco metálico flota cuando su peso total es menor que el peso del agua que desplaza; medir el volumen de fluido desplazado con un modelo sumergido proporciona una forma práctica de determinar la densidad y diseñar la flotabilidad (por ejemplo, hidrómetros y cálculos de desplazamiento de buques).

Aplicación incorrecta

Aplicar el principio sin corrección a sistemas acelerados (efectos de masa añadida), a fluidos alejados del equilibrio hidrostático, a casos dominados por la tensión superficial a pequeña escala, o ignorar la compresibilidad y la estratificación cuando son relevantes.

Consecuencia

Permite la predicción cuantitativa de la flotación y la estabilidad, la medición de densidad por desplazamiento, el diseño de estructuras flotantes y sumergibles y la comprensión de interacciones fluido–estructura en condiciones estáticas o lentamente variables.

Inversión

Cuando el peso del fluido desplazado es menor que el peso del objeto, el objeto se hunde; la formulación invertida enfatiza que la flotación es un equilibrio entre el peso del objeto y el peso del fluido desplazado, no una fuerza ascendente inherente independiente de la masa del fluido.

Límite

Válido estrictamente para fluidos en reposo o en equilibrio hidrostático y objetos cuyo movimiento no perturbe significativamente el flujo; se requieren correcciones para cuerpos acelerados (masa añadida), flujos turbulentos o fuertemente no estacionarios, regímenes dominados por capilaridad y fluidos compresibles o estratificados.

Tensión semántica

Tensión entre interpretar la flotación como una simple igualdad con el peso desplazado y tratarla mediante integración de presiones o formulaciones de trabajo virtual; también hay tensión entre flotación estática y fenómenos dinámicos de sustentación/masa añadida en cuerpos acelerados u oscilantes.

Síntesis

El Principio de Arquímedes iguala la fuerza de flotación al peso del fluido desplazado relacionando la distribución de presión hidrostática con la fuerza neta hacia arriba: dentro de sus límites hidrostáticos y de escala, permite predecir la flotación, medir densidades y diseñar interacciones básicas fluido–estructura.