Esta pregunta es un caso teórico / académico.
Un cuerpo en el agua experimentará dos fuerzas:
- Presión que actúa sobre todas las superficies en contacto con el agua.
- La gravedad actúa sobre la masa del cuerpo.
El artículo sobre flotabilidad en Wikipedia explica muy bien cómo se configuran las siguientes ecuaciones. Este artículo también da la definición de flotabilidad como:
En física, la flotabilidad o empuje hacia arriba , es una fuerza hacia arriba ejercida por un fluido que se opone al peso de un objeto sumergido.
(El lector tiene que decidir si un cuerpo en el suelo todavía está inmerso).
FBσA
FB=∮σdA
Para un cuerpo inmerso en puede utilizar el teorema de Gauss . Esto significa que uno puede reemplazar la integral de área con una integral de volumen. Sin embargo, en este caso límite, la integral aera del cuerpo no está "cerrada". Como la lata se asienta en el suelo, no hay agua (presión) en el lado inferior de la lata (consulte también la explicación en Física. SE 1 , 2 ).
Esto significa que para el caso de borde, que el cuerpo tiene contacto con el suelo, no es posible usar la ecuación basada en la integral de volumen:
FB=ρ⋅Vdisplaced⋅g
La única forma de calcular la fuerza de flotabilidad es integrar los vectores de presión en la superficie del cuerpo.
Esto significa que para un terreno plano perfecto y una lata perfecta, la integral aera se convierte en:
FB=−pat−top−of−can⋅Atop
La fuerza neta (flotabilidad y fuerza gravitacional) es:
Fnet=−pat−top−of−can⋅Atop−mcan⋅g
FB
Un efecto muy similar son las térmicas . Cuando la luz del sol combate el aire en el suelo, su densidad se reduce, ya que con su objeto bajo el agua no tiene fuerza hacia arriba (presión) porque no hay nada debajo de la burbuja de aire de guerra con una densidad más alta. Necesita un disturbio si este sistema estable, que trae algo de fluido de mayor densidad debajo del área de baja densidad para obtener flotabilidad. La siguiente figura de aquí ilustra estos pasos.