Equilibrio hidrostático

    En un fluido se produce una situación de principio hidrostático cuando en los distintos puntos del mismo existe un equilibrio entre las fuerzas que actúan, como el peso y el empuje vertical derivado de la presión. Esta situación fue descrita en la antigüedad por Arquímedesen un principio que explica que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical ascendente cuyo valor es el peso del volumen de fluido desalojado por el cuerpo.

    De esta manera, un cuerpo sumergido se halla sujeto a dos fuerzas: su peso, P, y el empuje hidrostático, E, el cual puede considerarse aplicado en un punto, llamado centro de presiones o centro de carena. Cuando los cuerpos son homogéneos, el centro de presiones coincide con el centro de gravedad (c.d.g.).

    En el estudio del equilibrio hidrostático conviene distinguir dos situaciones: los cuerpos sumergidos y los cuerpos flotantes. En los sumergidos, si el cuerpo no es homogéneo no existirá coincidencia entre el centro de carena y el de gravedad. Entonces, las fuerzas P y E formarán un par que situará al cuerpo en una posición tal que su c.d.g. se encuentre bajo el centro de presiones y ambos en la misma vertical.

    La densidad de los líquidos aumenta de arriba abajo. Cuando un cuerpo se sumerge, desciende hasta una región en la que su densidad iguala a la del líquido, llegando así a un equilibrio estable, o bien se va al fondo.

    En el caso de los cuerpos flotantes (recuérdese que siempre tendrán una parte sumergida),para que el cuerpo flote debe cumplirse que el peso y el empuje hidrostático sean iguales: P = E. Además, para que exista equilibrio el centro de gravedad tiene que encontrarse por encima del centro de carena.

    Cuando un cuerpo flotante se aparta de su posición de equilibrio por un balanceo, el c.d.g. no se mueve, pero sí lo hace el centro de carena. El estudio de estas variaciones es muy importante en ingeniería naval. Así, la condición para que un barco, tras escorarse, recupere el equilibrio es que el punto de intersección de la vertical que pasa por el nuevo centro de carena corte a la línea definida por el c.d.g. y el antiguo centro de presiones en un punto que se encuentre por encima del centro de gravedad. Tal punto se conoce por metacentro.