¿Por qué flotan los barcos?

Un clavo de acero se hunde en cuanto lo sueltas en un vaso de agua. Sin embargo, un barco hecho de ese mismo acero, que pesa decenas de miles de toneladas, flota tranquilamente en el mar. ¿Cómo es posible? La respuesta no es magia, sino un principio de física que tiene más de 2.000 años.

El empuje del agua

Cuando metes un objeto en el agua, esta lo empuja hacia arriba con una fuerza llamada empuje o fuerza de flotación. Todo cuerpo sumergido “desplaza” (aparta) un volumen de agua, y el agua responde empujando de vuelta.

Que algo flote o se hunda depende de una competencia de fuerzas: su peso tira hacia abajo y el empuje tira hacia arriba. Si el empuje iguala o supera al peso, el objeto flota. Si el peso gana, se hunde.

El principio de Arquímedes

Aquí entra la idea clave, formulada por el griego Arquímedes. El principio de Arquímedes dice que la fuerza de empuje sobre un cuerpo es igual al peso del líquido que ese cuerpo desplaza. Como resume la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, un objeto flotará si es capaz de desplazar un volumen de agua que pese lo mismo o más que él.

Traducido: no importa cuánto pese el barco en total, sino cuánta agua aparta con su casco.

El truco está en la forma

Aquí está la clave de por qué el clavo se hunde y el barco no. El clavo es macizo: ocupa poco volumen y desplaza poca agua, muy poca para compensar su peso. El barco, en cambio, es hueco: su casco encierra un enorme volumen de aire.

Esa forma hace que la densidad media del barco (todo su peso repartido entre todo su volumen, incluido el aire interior) sea menor que la del agua. Como explica la Fundación 3M, el mismo trozo de metal que se hunde hecho una bola puede flotar si lo moldeas como un cuenco: al abrirse, desplaza mucha más agua.

Un experimento que puedes hacer en casa

Coge un trozo de papel de aluminio. Hazlo una bolita apretada y ponlo en agua: se hunde. Ahora coge otro trozo igual y dale forma de barquito o bandeja: flota. El peso es el mismo; lo único que cambió fue el volumen de agua que desplaza. Ese pequeño experimento resume toda la física de los grandes buques.

La línea de flotación

Por eso los barcos tienen una línea de flotación: la marca hasta donde se hunden en el agua. Cuanto más carga llevan, más se sumergen para desplazar más agua y generar más empuje. Existe incluso una marca de seguridad (la línea de Plimsoll) que indica hasta dónde puede cargarse un barco sin peligro.

Física sencilla, ingeniería enorme

Los barcos flotan por una idea tan elegante como antigua: desplazar suficiente agua para que el empuje sostenga el peso. Es el mismo principio que mantiene a flote desde una canoa hasta un portaaviones. La próxima vez que veas un buque gigante en el puerto, recuerda que todo su secreto cabe en una frase: no se trata de cuánto pesa, sino de cuánta agua aparta.