¿Por qué se suspende un limón en un vaso de agua?

He hecho una pequeña investigación sobre este problema hace unos meses y aquí está la explicación matemática para ello

Pregunta:

1) ¿Por qué un limón se hunde en el agua, inicialmente cuando se cae y flota después de algún tiempo?
2) El peso del limón (fregadero) = 35 gramos
El peso del limón (flotante) = 45 gramos
3) Si el peso aumenta, el limón debería seguir hundiéndose. Pero por qué está flotando

(Antes de que el limón comience a suspenderse en el agua, se hunde (permanece dentro del agua) por un tiempo)

Condiciones para la flotación

1. Un cuerpo flota en el agua si su densidad es menor que la del líquido sobre el que flota
2. El peso del objeto debe ser menor que el peso del líquido desplazado

Solución :

El limón es altamente concentrado (hipertónico) en comparación con el del agua (hipotónico). Tiene una densidad más alta que la del agua. También el peso del limón es más que el peso del agua desplazada por él. Entonces el limón se hunde tan pronto como se deja caer en el agua. Debido a OSMOSIS, el agua ingresa al limón y disminuye su concentración. Como resultado, su densidad se vuelve menor que la del agua. El peso del limón es menor que el peso del agua desplazada. Por lo tanto, el limón flota en el agua.

Si comprende la imagen de abajo, usted mismo resolverá este problema:

Ahora, algunas observaciones:

Video para un mejor entendimiento:
(Nota: si tiene una conexión rápida a Internet, vea los videos en HD 1080 p para obtener la mejor claridad. Para verla en HD, haga clic en ‘Cambiar calidad’ y luego ‘1080 p’)

Mi experimento con una breve explicación del resultado:

Explicación en resumen:

Explicación en profundidad:

Condiciones para que un cuerpo flote:

1. Un cuerpo menos denso flota sobre un cuerpo más denso. (es decir) La densidad del cuerpo flotante es menor que la densidad del agua.
2. El peso del cuerpo debe ser menor que el peso del agua que desplaza

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Verificación del resultado a través de cálculos matemáticos:
Paso 1: Encuentra el peso del agua:

Deje que el peso del limón (fregadero) sea de W1 gramos
El volumen de agua desplazada será de V1 cm3
El peso del limón (flotador) debe ser de W2 gramos
El volumen de agua desplazado será V2 cm3
Radio del contenedor (recipiente cilíndrico) 3.8 cm

Volumen de agua desplazado por limón (fregadero) = π x 3.8 x 3.8 x 0.7
= 31.7552 cm3

Peso del limón (fregadero) = 35 gramos

Densidad de limón (fregadero) = 35 / 31.7552 g cm-3
= 1.102 g cm-3

Volumen de agua desplazada = 31.7552 cm3

Peso del agua = Densidad del agua x Volumen del agua desplazada
= 0.995 x π x 3.8 x 3.8 x 0.7
= 31.5964 gramos

Peso del limón (fregadero) = 35 gramos

Por lo tanto, Densidad de limón> Densidad de agua
Peso del limón> Peso del agua desplazada
Entonces se hunde en el agua.
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Volumen de agua desplazado por limón (flotador) = π x 3.8 x 3.8 x 0.6
= 27.2187 cm3

Densidad de agua = 0.995 g / cm3

Peso del agua desplazada = Densidad x Volumen de agua desplazada
= 0.995 x 27.2187
= 27.0826 gramos

Claramente se ve que dos quintos del limón están por encima del agua.

Esto significa que
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Entonces, La Densidad del limón (flotación) <Densidad del agua
El peso del limón (flotación) <El peso del agua desplazada

Por lo tanto, el limón flota en el agua.

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Ahora encuentra el peso del limón completo (el limón flotando en el agua):
Densidad de limón = (3/5) x Densidad de agua

Similar,

(3/5) (Peso del limón) = Peso del agua desplazada

Por lo tanto, el peso del limón (el limón completamente flotante) = (5/3) x (el peso del agua se desplazó)

= (5/3) x 27.0826

= 45.13 gramos

INCLUSO CUANDO EL PESO DEL LIMÓN SE AUMENTA, FLOTA EN AGUA PORQUE SU DENSIDAD ES INFERIOR A LA DEL AGUA O SU DENSIDAD ES TRES QUINCE LA DENSIDAD DEL AGUA.

(La densidad de este limón en particular, que he tomado es tres veces la densidad del agua. Por cada limón, la proporción varía pero su densidad es siempre menor que la densidad del agua)