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Trabajo Practico

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Trabajo Práctico Monográfico

 

" Curiosidades de la Flotabilidad"

 

 

  Introducciòn

En el siguiente trabajo se hablara del tema "flotación", considerada de gran importancia para la vida.

Aprovechando la diversidad de información encontrada se le ofrecerá al lector una amplia relación de este concepto con el mundo animal, la construcción de embarcaciones, salinidad del agua, actividad donde es necesario comprender los principios del mismo, entre otros.

 

¿Qué es flotar?

Dicho de un cuerpo: sostenerse en la superficie de un líquido. Sin embargo, este concepto puede ser ampliado para su mayor comprensión a la hora de llevarlo a la práctica.

Para comprender el concepto de flotación con un poco más de rigor, es necesario recurrir a la ciencia de la física, con la que explicaremos algunos principios básicos...

 

¿Sabes de que trata el principio de Arquímedes?

"Todo cuerpo, sumergido en un líquido, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del líquido desalojado".

¿Qué factores influyen en lo dicho anteriormente?

A continuación no sólo hablaremos de las personas, sino también de los barcos y peces.

 

Factores que determinan:

Densidad del agua: La densidad de un cuerpo está relacionada con la flotabilidad, una sustancia flotará sobre otra si su densidad es menor, por eso la madera flota sobre el agua y el plomo se hunde en ella, porque el plomo posee mayor densidad que el agua, mientras que la densidad de la madera es menor, pero ambas sustancias se hundirán en la gasolina, de densidad más baja.

Esto quiere decir que para que una persona pueda flotar en el medio acuático debemos saber cuál es la densidad del agua y cual es la densidad de la persona. Estos dos parámetros pueden variar dependiendo el tipo de agua y el somatotipo, sexo, edad, etc. de cada individuo, sin embargo existen valores medios con los cuales se puede afirmar que todos los humanos flotan en mayor o en menor medida.

La densidad del agua dulce: Es de 1000 Kg/m3 y la densidad media del cuerpo humano es de 950 Kg/m. Por lo tanto un individuo puede flotar con facilidad sobre el agua.

La mayoría de las veces el agua no se encuentra en estado puro, es decir que contiene diversas sustancias(calcio, magnesio, sodio, etc.). Dependiendo de esas sustancias disueltas o en suspenso el agua será más o menos densa.

Un ejemplo muy claro es la diferencia de la densidad del agua del mar con respecto al agua de un río. El agua del mar contiene entre otros compuestos sal, lo que hace que ésta sea más densa y por lo tanto mucho más fácil flotar en ella que en un río o en una piscina.

Otro factor que afecta a la densidad del agua es la temperatura que se hace mas densa a medida que desciende, es decir, cuanto mas frió este el agua mas densa es y como consecuencias de ello se flota mejor.

Densidad del cuerpo: El cuerpo humano puede alterar en función de la cantidad de aire albergada en sus pulmones, permitiendo que el peso del volumen de agua desalojado aumente o disminuya en relación al peso al peso del cuerpo en su conjunto. En inspiración, el peso especifico del cuerpo humano suele ser menor que uno , por lo tanto el cuerpo flotara, mientras que la espiración el peso especifico suele ser mayor que uno, por lo tanto el cuerpo no flotara.

El equilibrio en flotación: Según el principio de Arquímedes, sobre un cuerpo sumergido en el agua actúan dos fuerzas: la fuerza de la gravedad o peso y la fuerza flotación o empuje.

Para que un cuerpo quede en equilibrio estático, dichas fuerzas deberán de contrarrestarse de lo contrario el cuerpo se hundirá o rotara hasta encontrar un equilibrio.

El sexo: Todos sabemos que la grasa flota sobre el agua.

La composición media corporal de las mujer contiene un porcentaje mayor de agua y de tejido adiposo acumulado de manera natural en pechos y caderas con respecto a los hombres. Por esta razón, y siempre generalizando las personas flotan con mayo facilidad que los hombres.

Por otro lado en el cuerpo humano los únicos materiales que flotan en el agua de forma aislada son los dientes, músculos y huesos. Esto se debe como ya hemos explicado, a que su peso especifico es superior a uno.

El peso medio de músculos y huesos de un hombre es superior al de las mujeres por lo que la tendencia de los hombres es flotar.

La raza: Las personas de la raza negra, tienen mas masa ósea y mayor volumen muscular que las de raza blanca o amarilla, motivo por el cual estas personas encuentren de forma generalizada, una dificultad, añadida para flotar sobre el agua.

La presión atmosférica: Las razones principales para la flotación consisten en que el cuerpo humano tiene su peso especifico superior al agua. Esta peso varia con la cantidad de aire que se tenga en los pulmones y según el peso de cada persona. Si los músculos están relajados y respiramos normalmente la flotación es posible.

El somatotipo: Cada individuo tiene una constitución física singular que lo hace diferente a los demás, la cual esta determinado tanto por la genética como por el medio ambiente. Sin embargo existen unas características físicas generales para clasificar estas diferencias. Dependiendo de estas características una persona puede flotar mejor que otras.

Existen tres somatotipos; el endomorfo, mesomorfo, y el hectomorfo.

Se puede decir que una persona endomorfica al poseer mayor volumen de Tejido Adiposo flotara mejor que una persona mezo mórfica o hectomorfica. Así mismo, una persona hectomorfa tendrá mayor dificultad para flotar ya que carece de grasa corporal y posee un mayor volumen óseo.

 

Peces:

Los peces son los mas antiguos vertebrados vivos sobre la tierra. Algunas especies viven sometidas a enormes presiones, a profundidades de hasta 10.000 metros; mientras que otras se han adaptado a las aguas heladas con temperaturas inferiores a los 0°C.

Se clasifican en dos grandes grupos: los peces cartilaginosos y los peces óseos se caracterizan por poseer simetría bilateral y fusiformes (forma de higo), forma ideal para moverse en el agua. Presentan apéndices especializados para el desplazamiento, que son las aletas. Generalmente están recubiertos de piel fuerte con escamas, revertidas de mucus.

En los peces cartilaginosos el esqueleto está compuesto de cartílagos, que es un tejido menos calcificado que el hueso.

En cuanto a locomoción los músculos representan el 25% del peso húmedo del pez. La gran masa muscular está en los laterales. La mayor parte de los peces se desplazan en el agua mediante ondulaciones de su cuerpo, así como por movimientos de aletas pectorales.

La respiración se realiza a través de las branquias. Estas están constituidas por arcos cartilaginosos situados en la boca y por donde se produce el intercambio gaseoso entre la sangre y el agua. Las branquias colapsan mientras que estas se sacan del agua. La disminución de la superficie de intercambio en las branquias colapsadas hace que, aunque éstas se conserven húmedas el pez se asfixie en un minuto.

La gran mayoría de los peces óseos tienen vejiga natatoria, éste órgano puede llenarse de gases que extrae de la sangre. Sirve como estabilizador a diferentes profundidades y cumple funciones elásticas (percepción y emisión de sonidos).

El cuerpo de los peces tiene una mayor concentración de sales mayor que el agua dulce y mayor que el agua salada. Para mantener una concentración de sales apropiadas, los peces emplean las grandes superficies con el agua que son las branquias, riñones y el intestino.

En cuanto a los sentidos los peces tienen ampollas de lonenzini, que es el órgano de la línea lateral y receptor de las vibraciones y de la presión del agua. Se encuentra por amos lados del pez desde la cabeza hasta la cola.

Buceo:

El buceo o submarinismo es la actividad de nadar por debajo de agua con o sin ayuda de equipos especiales. El buceo presenta dos formas de practicarlo: la apnea (sin respiración), técnica también conocida como buceo libre o a pulmón; y el buceo con equipo, que puede ser con escafandra autónoma, o buceo con botella.

Reglamentación, control y formación

El buceo deportivo se ha popularizado y democratizado asombrosamente en los últimos años.

La divulgación de la experiencia subacuática gracias a documentales difundidos en los medios, la investigación para la comprensión de la fisiología del buceo y el mejoramiento o aparición de nuevos equipos son algunos de los factores que han contribuido a hacer de este tipo de actividad accesible a cada vez mas adeptos.

Equipo necesario

El equipo necesario para el buceo se divide en equipo ligero (básico) y equipo

Autónomo (SCUBA)

Equipo básico o ligero

Es aquel que posibilita el buceo en apnea. Los elementos que componen este

equipo son:

Visor: es el momento que permite ver bajo el agua. Sin ella el contacto

directo del agua con los ojos no permitirá ver bajo el agua debido a razones ópticas. Con máscara se interpone una capa de aire entre los ojos y el agua facilitando la visión. Además de cubrir los ojos, cubre también la nariz. Estará compuesta de un faldón de goma o silicona que se adapta a la cara, unos cristales planos y templados y unas tiras de sujeción que; como su nombre indica, sujetan la máscara a la cabeza.

Traje de buceo: su cometido es proteger al buceador de la hipotermia. El

aislamiento térmico de la piel no es adaptado al medio acuático, debido a que el calor específico del agua es superior al el aire, el cuerpo en inmersión pierda calor mucho mas rápido que en el aire. En aguas por debajo de los 27°C es recomendable estar aislado térmicamente, temperaturas menores22°C hacen necesario estarlo y con 15°C o menos es indispensable un buen aislamiento térmico.

Escarpines (chapines o botines): son unas botas de neopreno que protegen

los pies del frío y del roce de las aletas. Los trajes de buceo secos suelen incluir sus propios escarpines unidos al traje para ,mayor estanqueidad.

Aletas: son dos palas que se prolongan desde los pies. Permiten avanzar a

mayor velocidad bajo el agua y generalmente son e caucho u otros materiales sintéticos . Hay diferentes diseños y durezas de la pala que favorecen la velocidad (apnea) o la potencia (SCUBA) del aleteo bajo el agua.

Cinturón de lastre: es el cinturón donde se sujeta el lastre. Este es usado

para facilitar la inmersión y compensar la flotabilidad positiva. En apnea permite vencer rápidamente el empuje positivo de la caja torácica llena de aire (que disminuye a medida que aumenta la profundidad). En apnea el peso del lastre no debe sumergir al buzo en reposo y la flotabilidad del mismo debe ser apneas negativa después de una expiración forzada. En SCUBA la flotabilidad es producto del empuje negativo del lastre y del buceador y del grosor del taje de buceo. El sistema de cierre debe ser firme y seguro, pero de fácil liberación en caso de emergencia.

Equipo autónomo SCUBA: el regulador es la primera etapa (que se acopla

al tanque), con manguea de alta presión (manómetro) y tres de baja (presión intermedia) una al BCD, y dos a las segundas etapas y boquillas (principal y secundaria). Además del equipo ligero o básico autónomo para el buceo ACUBA con aire integra los siguientes componentes:

o Botella de aire comprimido: es el recipiente de acero o aluminio que

contienen el aire comprimido, y presenta una sola abertura donde se fija una grifería de control y acople.

o Chaleco Hidrostático: Como su nombre lo indica es un chaleco,

fusionado al arnés que soporta la botella a la espalda. Posee una cámara de aire que confiere flotabilidad positiva al buzo en superficie y permite ajustar la flotabilidad a voluntad para compensar la pérdida de empuje que se produce con la profundidad por efectos de la presión. Para ello el chaleco tiene una cámara o vejiga que se une con una válvula de conexión al regulador y una boquilla que permiten inyectar aire directamente de la botella o soplando a través de la boquilla y varias válvulas de purga que permiten liberar aire durante el ascenso en el que se produce el fenómeno inverso. Tiene, también, una válvula de sobrepresión que asegura que la vejiga no estalle en caso de sobrepresión por inadvertencia o durante el ascenso. El chaleco hidrostático es para el buzo lo que la vejiga natatoria para el pez.

 

 

o Regulador: la segunda etapa y boquilla del regulador es el momento

que se ajusta la presión del aire de la botella para que el buceador pueda respirarlo. Consta de dos sistemas de regulación de la presión denominados etapas.

Fundamentos del buceo

Como cualquier masa, el cuerpo de un buceador se ve sujeto a los diversos efectos físicos de la inmersión; estos conllevan a su ves una serie de efectos y respuestas fisiológicas importantes a considerar, pues son ellas que dictan los límites de seguridad.

· Fundamentos Físicos: los tres pilares de la física del buceo son el

Principio de Arquímedes, la Presión y las Leyes de los Gases. El primero explica el fenómeno de flotabilidad, el segundo la variación de la presión con la profundidad y el último el comportamiento de los gases al variar la presión (el volumen y la temperatura).

En nuestro trabajo nos interesa principalmente el principio de Arquímedes,

porque se aplica al buzo como un todo.

El cuerpo del buzo (y su equipo) presentan una masa total y desplazan un volumen de agua equivalente al volumen del cuerpo sumergido. El buzo está sometido entonces a un par de fuerzas opuestas: por un lado el efecto de la gravedad sobre su masa (el peso del buzo y su equipo), por otro lado la fuerza de flotación ejercida por el agua equivale a la masa del agua del volumen desplazado por el buzo.

Cuando la masa del buzo es mayor que la masa del volumen de agua desplazada su flotabilidad es negativa, el buzo tiende al fondo. Cuando la masa el buzo es menor que la masa equivalente a sus volumen su flotabilidad es positiva, el buzo tiende a la superficie. La situación en la que las fuerzas son equivalentes, la masa del buzo es igual a la masa del agua que desplaza, la flotabilidad se considera neutra, la fuerza ascendente se anula con la fuerza descendente.

El principio de Arquímedes no tiene mayor incidencia sobre la fisiología del buceo. Su aplicación es lo que permite al buzo autónomo mantener una flotabilidad neutra y es uno de los aliados mas importantes del buzo en apnea. Este último aprovecha el cambio en su densidad total en inversión y de la posición relativa (con respecto a su centro de gravedad- centro másico) de los pulmones. En superficie el apneísta presenta una flotabilidad positiva que es vencida fácilmente en una buena maniobra de inmersión ( cabeza primero)y que es vencida rápidamente al comprimirse el aire de sus pulmones con la profundidad. A partir de determinada profundidad su flotabilidad se vuelve negativa y le permite realizar un descenso sin descenso. La situación de los pulmones por debajo del centro másico del buzo durante el descenso tiene por efecto un acercamiento de la profundidad de flotabilidad neutra a la superficie..

Durante el ascenso,. Con la cabeza hacia arriba, los pulmones están por encima del centro másico del buzo y la profundidad de flotabilidad neutra se desplaza hacia al fondo. Así el esfuerzo activo e ascenso se ve reducido y la fase pasiva ( de flotabilidad positiva es alcanzada mas lejos de la superficie).

Conclusión

El trabajo ha sido muy enriquecedor, principalmente para nosotras, en cuanto a los conocimientos adquiridos.

Creemos que para os interesados también será de gran utilidad. Hay gran variedad de información (desde diferentes fuentes) y gran variedad de imágenes.

Esperamos que lo disfruten y puedan aprender mucho....

 

22/09/2007 03:35 adriana01 Enlace permanente. TRABAJOS PRACTICOS No hay comentarios. Comentar.

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