1. Por qué no basta con decir «lo pesado se hunde»: importa el peso comparado con el mismo tamaño de agua
Una tabla grande de madera puede flotar en el agua, pero muchas piedras pequeñas se hunden. Parece que lo que determina si algo flota o se hunde no es el peso en sí mismo. [3]
Para entenderlo, comparemos objetos del mismo tamaño. El peso de 1 cm³ (un cubo de 1 cm de lado, ancho y alto) de agua es de aproximadamente 1 g. Usamos «aproximadamente» porque el peso cambia ligeramente con la temperatura del agua. [3] Las piedras como el granito pesan aproximadamente entre 2,6 y 2,8 g por el mismo volumen, lo que significa que son 2,6 a 2,8 veces más pesadas que el agua. [4] A este «peso por unidad de volumen» se le llama densidad. [3] Como muchas piedras, como el granito, tienen una densidad mayor que el agua, se hunden. [4]
2. Cómo el agua empuja hacia arriba una piedra hundida y la hace sentir más ligera
Hagamos un experimento sencillo. Ata una piedra del tamaño de un puño con una cuerda y colócala en un recipiente con agua, sosteniendo la cuerda con la mano. Compara cómo se siente al sostenerla en el aire versus dentro del agua. [2] Realiza esto con un adulto, en un lugar seguro, y ten cuidado de no dejar caer la piedra sobre tus pies. [2]
La piedra dentro del agua se siente más ligera. Al sacarla, vuelve a sentirse pesada. Esto se debe a que el agua empuja la piedra hacia arriba; a esta fuerza ascendente se le llama fuerza de flotación. [2] Existe una regla que dice que la magnitud de la fuerza de flotación es igual al peso del agua que el objeto desplaza. En otras palabras, depende del volumen de agua desplazada y la densidad del agua. [2] En los objetos que flotan, el volumen de la parte sumergida es el volumen de agua desplazada. [2] Esta regla se conoce como el «principio de Arquímedes», en honor al griego antiguo Arquímedes. [2]
Cuando se pone una piedra de granito de 1 cm³ en el agua, desplaza 1 cm³ de agua, que pesa aproximadamente 1 g. [4] Como la piedra de granito pesa entre 2,6 y 2,8 g, queda una diferencia de peso hacia abajo de 1,6 a 1,8 g. [4] Como queda ese peso neto hacia abajo, la piedra se hunde. (Aquí usamos una estimación asumiendo la densidad del agua dulce como 1 g/cm³. La densidad del agua dulce cambia ligeramente con la temperatura, por eso usamos valores «aproximados»). [3]
3. Por qué la piedra pómez, llena de agujeros, flota aunque sea una roca
La piedra pómez es una roca con muchos agujeros pequeños, formada cuando el gas sale expulsado mientras la lava se enfría rápidamente. Se dice que es ligera y flota en el agua. [1]
Se cree que la parte de los agujeros es aire, y que la parte de material rocoso es más pesada que el agua, igual que una roca sin agujeros. [1] Sin embargo, debido a la gran cantidad de agujeros, la densidad del conjunto total es menor que la del agua. [3] Aunque el material de la piedra en sí se considera pesado, el bloque completo es ligero. Aquí está lo interesante de la piedra pómez. [1]
4. Cómo la piedra pómez llegó a las costas y puertos de Okinawa
La piedra pómez expulsada se extendió llevada por las corrientes marinas. [6] El 28 de octubre, los investigadores del Centro de Estudios Geológicos del Instituto de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada (GSJ) observaron desde un avión que muchas masas de piedra pómez (balsas) flotaban alrededor de la isla principal de Okinawa. [6] Se informó que, incluso en costas vecinas, la cantidad de piedra pómez varada podía ser diferente. [6] Según los reportes, la capa de piedra pómez acumulada en cada puerto tenía un grosor de aproximadamente 10 a 20 cm. [6]
5. Dos teorías sobre por qué la piedra pómez puede flotar durante meses
Se dice que la piedra pómez puede flotar en el agua durante meses, e incluso años. [5] Sobre la razón, las explicaciones varían según la investigación. Veamos dos ideas. [5]
La primera idea, propuesta en un artículo de 2017, sugiere que el agua entra en los agujeros y atrapa el aire (gas) dentro. [5] Se cree que el gas atrapado escapa lentamente hacia el exterior con el tiempo. Se piensa que cuando el gas ha escapado por completo, entra agua y la piedra se hunde. [5]
La segunda idea proviene de una investigación que estudió en 2024 piedra pómez formada en la erupción de 2021 y que flotaba en el mar. [7] Se reportó que muchas de las piedras pómez que flotaban tenían más del 30 % de sus agujeros como «agujeros cerrados» que no están conectados con el exterior. [7] Debido a que el agua tiene dificultad para entrar en los agujeros cerrados, se informó que incluso las partículas pequeñas de tamaño milimétrico tienen dificultad para hundirse. [7]
Las dos investigaciones ofrecen explicaciones diferentes. Con solo estos dos materiales, no se puede decir cuál teoría se aplica a qué tipo de piedra pómez. [5]
6. Experimento en casa: comparar una piedra y una piedra pómez en agua
Coloca una piedra y una piedra pómez en un recipiente con la misma agua. [3] Para entender mejor el concepto de densidad, predice «si flotará o se hundirá» antes de meterlas. [3] Necesitarás: una piedra pequeña (lavada y seca), una piedra pómez (la que se usa para limar los talones, que a veces se vende en farmacias) y un bol de plástico con agua. [1]
La mayoría de las piedras pómez flotan inmediatamente. Déjalas reposar durante 1 o 2 días y observa si cambian. [5] La piedra pequeña debería permanecer hundida. [4] En tiempos cortos, a veces no se ven cambios. [5] Nota: No te lleves la piedra a la boca. Haz los juegos con agua solo cuando un adulto esté presente. Si recoges piedras en el mar o el río, no entres en lugares peligrosos. [6]
7. Qué sigue sin estar decidido sobre por qué flota la piedra pómez y cómo comprobarlo
Respecto a por qué la piedra pómez flota durante meses, las explicaciones difieren según la investigación. [5] Con solo estos dos materiales, no se puede determinar qué teoría se aplica a qué tipo de piedra pómez. [7]
En casa, pon la piedra pómez en agua y registra sus cambios día a día. [5] Observa si permanece flotando inmediatamente o si comienza a hundirse poco a poco. [5] ¿La piedra pómez sigue flotando o empieza a hundirse? [4] Realiza esto con un adulto y no te lleves la piedra pómez a la boca. [1]