Tanque de inmersión

Comparar empuje y resistencia

Elige líquido, forma, material, diámetro o arista y altura de caída. La altura es la separación inicial entre la parte inferior del cuerpo y la superficie; se usa todo el valor de 2 a 80 cm. Soltar inicia, Pausa y Paso de 0,1 s permiten inspeccionar. Los ajustes ofrecen factores 1×, 5× y 20×. Cambiar datos descarta el cálculo anterior. Las vistas ocultas pausan sin recuperar tiempo; el movimiento reducido inicia en pausa. Se supone que el contacto con el fondo no sella el cuerpo frente al líquido; se mantiene el empuje hidrostático ideal.

Volumen y fuerzas

El tanque cuadrado mide 42 × 42 cm y empieza con 40 cm de profundidad, A = 0,1764 m². El nivel z resuelve A(z − 0,4) = Vsub(y,z), conservando el líquido. La esfera usa un casquete exacto; cubo, cilindro vertical y disco tienen sección constante. Grosor del disco max(0,04D, 1 mm), altura del cilindro 1,5D. El cuerpo aerodinámico tiene 0,7 veces el volumen de una esfera y altura 1,1D; su inmersión se aproxima por la fracción de altura.

Hacia arriba es positivo. Peso −mg, empuje ρgVsub, resistencia −bv −qv|v| y reacción no negativa del fondo. En reposo en el fondo, la reacción equilibra peso menos empuje. Al flotar Vsub/Vcuerpo = ρcuerpo/ρlíquido, incluyendo la subida del nivel. Con densidades iguales no hay una única profundidad neutra. g = 9,81 m/s². Fuerzas en N. Las flechas están escaladas y limitadas; compara las cifras. El círculo discontinuo de un cuerpo muy pequeño solo ayuda a localizarlo.

Modelo dinámico

El cuerpo permanece vertical y no gira. La resistencia combina b = f·3πμL (factor 0,4 para el cuerpo aerodinámico) y q = f·ρCdAproj/2, además del aire en la fracción seca. Cd y propiedades son valores didácticos fijos. L es el diámetro o la arista, 0,9D para el cuerpo aerodinámico. La ley lineal fuera de la esfera y la inmersión aerodinámica son aproximadas. Re = ρ|v|L/μ es diagnóstico, no cambia automáticamente la ley.

La resistencia se integra de forma implícita estable; los subpasos resuelven el empuje. Restitución del fondo 0,1. El reposo flotante requiere rapidez menor de 0,0001 m/s y cercanía al equilibrio con tolerancia max(0,1 μm, altura × 0,00001). No se declara reposo solo por tiempo transcurrido. Se excluyen masa añadida, ondas, salpicaduras, giro, tensión superficial y fluidos no newtonianos; el nivel sigue instantáneamente al volumen. Modelo ilustrativo, no CFD.

Referencias: Arquímedes y flotación; resistencia y velocidad límite.

Restablecer recupera todos los valores predeterminados. Solo se conservan las entradas exactas, las selecciones de material/forma/líquido y el factor de reproducción; nunca posiciones, movimiento ni resultados. Tras el primer inicio, los cambios válidos muestran inmediatamente un nuevo estado inicial en pausa. Reanudar inicia el movimiento.