Efecto de la presión del agua en objetos que se hunden

Question

Según tengo entendido, la presión del agua aumenta a medida que nos acercamos al fondo del océano. Entonces, si se lanza un objeto* al agua y comienza a hundirse con cierta velocidad, ¿la aceleración del objeto que se hunde aumenta con el incremento de la presión?

Además, ¿se solidifica el agua a muy alta presión y, en caso afirmativo, se alcanza esa alta presión en el fondo del océano? Si es así, ¿dejaría de hundirse un objeto y descansaría sobre el agua "solidificada", si tenemos un océano lo suficientemente profundo?

• por ejemplo, la caja negra de un avión sumergido

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Answer 1

Así es, a mayor profundidad la presión es más fuerte. Pero la presión no es sólo en una dirección, es en todas direcciones. Así que la velocidad disminuirá en la mayoría de los casos. Pero también hay que tener en cuenta la densidad del objeto. Puedes leer esta descripción clásica de objetos en inmersión " Empuje "en wikipedia. Se trata de un efecto clásico, en casos reales la relación entre profundidad y presión no siempre es lineal.

He aquí un ejemplo de cada dirección presión .

Y respondiendo a la otra pregunta. Eso es posible en algunas condiciones específicas. Podrías tener agua sólida. Pero no sé exactamente si nuestro planeta es capaz de tener esa rara condición. Además he encontrado información de un exoplaneta que reúne esas condiciones NatGeo .

Saludos.

Answer 2

Si haces un balance de fuerzas simplificado de una caja que se hunde, puedes identificar dos fuerzas principales: Fuerza asociada al peso de la caja $F_g$ que actúa hacia abajo y la fuerza de flotación $F_b$ actuando hacia arriba. Las fórmulas son las siguientes:

$F_g=mg$ ,

$F_b=-\rho g V$ ,

donde $m$ es la masa de la caja, $g$ es la aceleración gravitatoria, $\rho$ es la densidad del agua, $V$ es el volumen de la caja.

La fuerza de flotación es el resultado de la superposición de dos fuerzas asociadas a la presión: la fuerza que actúa sobre el fondo de la caja y la fuerza que actúa sobre la parte superior de la caja:

$F_b=p_tS-p_bS=\rho g HS-\rho g (H+h)S=-\rho g h S=-\rho g V$ ,

donde $p_t$ es la presión en la parte superior de la caja, $p_b$ es la presión en el fondo de la caja, $H$ es la distancia desde la superficie del agua hasta la parte superior de la caja y $h$ es la altura de la caja. Supongo que la parte superior e inferior de la caja tienen la misma superficie $S$ .

Ahora el balance es:

$F_t=F_g-F_b$

suponiendo que el eje vaya hacia abajo.

$F_t=mg-\rho gV$

Cuando la profundidad ( $H$ ) aumenta, la densidad del agua también aumenta y, por lo tanto, la fuerza total que arrastra la caja hacia abajo debería disminuir si suponemos que $V$ es constante. Así que parece que la aceleración debería disminuir en este caso. Si consideras las fuerzas de viscosidad, la viscosidad dinámica del agua aumenta con la presión, por lo que debería ralentizar aún más la caja, pero no sé hasta qué punto.

En cuanto a Su segunda pregunta, el punto de fusión del agua disminuye al aumentar la presión, como se muestra aquí :

Como puede ver, el agua del fondo de un océano debería tener una temperatura muy inferior a 0 grados Celsius para solidificarse, por lo que esto no es realmente probable. Según wikipedia la temperatura del agua oceánica profunda varía entre 0 °C y 3 °C.

Answer 3

Es posible crear agua sólida con suficiente presión. El agua tiene otros estados de congelación que no contienen el patrón cristalino estándar del agua. Es lo que se denomina hielo amorfo.

Cuando congelamos alimentos ecológicos, el hielo que se forma no se ajusta a la estructura cristalina tradicional del hielo. El agua no se expande, lo que impide que estallen las paredes celulares y ayuda a preservar la calidad de los alimentos.

Sería posible que un objeto se posara sobre una capa sólida de agua, pero nuestros océanos tendrían que tener unos 800 kilómetros de profundidad (en teoría). Aunque esto es cientos de veces más profundo que nuestros océanos en la Tierra (aproximadamente 1/8 del camino hasta nuestro núcleo), se teoriza que océanos de esta profundidad pueden ser comunes en otros planetas y que el hielo amorfo es la forma más común de agua en el universo.

Answer 4

El agua tiene su mayor densidad a 4 grados C. El hielo siempre flota en la superficie del agua, porque su densidad es menor que la del agua. Un objeto que se deja caer en el agua se hundirá, acelerando bajo la fuerza de su peso (Mg), contra el empuje ascendente, así como el arrastre viscoso resultante del movimiento descendente; que aumenta a medida que aumenta la velocidad del objeto. Habrá una velocidad crítica de descenso en la que la suma de "empuje ascendente + resistencia viscosa" equilibre exactamente la fuerza del objeto que se hunde (Mg). A partir de ese momento, el objeto continuará hundiéndose a una velocidad constante, conocida como "velocidad crítica", hasta que se detenga en el fondo del agua, el lecho oceánico.