¿Qué es un equilibrio hidrostático?

Si una persona quisiera saber cuánto oro u otros metales menos valiosos había en una corona, como lo hizo Arquímedes, sería necesario comprender el principio del equilibrio hidrostático o equilibrio hidrostático; Esto se puede lograr con la ayuda de un equipo de laboratorio que comparte el nombre: un equilibrio hidrostático. Esencialmente, este dispositivo toma medidas de peso de una sustancia u objeto, como una piedra preciosa o un fluido. Lo hace comparando el peso del objeto suspendido en el aire y nuevamente en el agua, donde, como saben los nadadores, los objetos parecen ser mucho más livianos; Esto se debe al empuje hacia arriba que el agua coloca sobre un objeto, que también puede desplazar el agua de su recipiente. El equipo que mide estas características a menudo se asemeja a una báscula mecánica o electrónica con un recipiente conectado para contener la sustancia en cuestión.

Para determinar las características de densidad utilizando un equilibrio hidrostático, primero se pesa una sustancia en el aire y luego se sumerge la misma sustancia en un recipiente más grande que contiene agua. Estas dos medidas se comparan y formulan para describir la gravedad de la sustancia. La medida de gravedad le brinda a los investigadores información vital sobre la densidad del elemento, o cómo se comportará una sustancia u objeto bajo presiones variables.

El equilibrio hidrostático a menudo se refiere a la relación entre la gravedad y la presión de gas en una sustancia. Las sustancias experimentan diferentes cantidades de presión a diferentes profundidades. Cuanto más profundo es el área, más presión soporta de la gravedad. Esencialmente, a medida que la gravedad presiona, un aumento relativo, el gradiente de presión de la sustancia también aumenta. En pocas palabras, para medir el oro en una corona, puede ser útil saber que la fuerza hacia arriba del agua sobre un objeto es igual al peso de su fluido desplazado.

Estas fuerzas pueden interactuar con una sustancia en otros aspectos, como la temperatura y el área de superficie, generando presiones o energía. El equilibrio hidrostático puede suspender elementos en otras mezclas, así como en agua, para medir la gravedad de las sustancias. Las medidas también pueden detectar la pureza de sustancias que pueden mezclarse con otros elementos; por ejemplo, si una corona contiene impurezas o, en el caso de Arquímedes, plata, que tiene un equilibrio hidrostático mediblemente diferente que el oro. Hoy la tecnología encuentra usos en aplicaciones como gemología, astrofísica, geología y atmosférica; En escalas más grandes, el principio se utiliza para describir las características de los planetas y las estrellas. En todos estos contextos, el equilibrio hidrostático se refiere a cómo una sustancia puede comportarse o retener su forma o composición bajo presiones variables.

Tradicionalmente, la tecnología de equilibrio hidrostático se basaba en equipos mecánicos. Esta tecnología generalmente tenía la forma de un equilibrio común: una estructura en forma de T que soportaba dos platos en cada extremo. Las diferencias de peso harían que el balancín se inclinara hacia el elemento más pesado.

El moderno equipo de equilibrio hidrostático se basa en la detección electrónica precisa. La tecnología puede parecerse a una báscula con un solo recipiente suspendido de una plataforma electrónica. Los instrumentos pueden escalarse a varios tamaños; algunos están diseñados para la operación de sobremesa, mientras que otros son equipos independientes más grandes para manejar embarcaciones más grandes.

Los dispositivos modernos ofrecen salidas digitales y muchas otras lecturas de precisión. Los sensores digitales computarizados pueden informar no solo el equilibrio hidrostático dado de un elemento, sino que también pueden generar información adicional computada. Dichos datos pueden incluir análisis de ejecución y comparaciones entre series de medidas, así como conversiones de unidades entre sistemas imperiales o métricos; para salida lista en cualquier medida requerida.