Un barco es cualquier construcción cóncava y fusiforme, de madera, metal, fibra de vidrio hormigón u otro material, que por su forma es capaz de flotar en el agua y que se utiliza para navegar como medio de transporte. Barco, por consiguiente, es un término genérico con el que se puede referir tanto a una canoa como a un portaaviones.
La hidrostática es la mecánica de fluidos que estudia los fluidos en estado de reposo. Las leyes principal de la hidrostática son: el principio de Pascal y el principio de Arquímedes. La hidrostática estudia fluidos en reposo tales como gases y líquidos, (fluido inmóvil).
La Flotabilidad es la cualidad esencial y más importante de una embarcación. Para que exista flotabilidad es necesario que el peso del barco sea inferior al peso del volumen del agua que desaloja, el denominado Principio de Arquímedes. La flotabilidad es la capacidad de un cuerpo para sostenerse dentro del fluido. Se dice que un cuerpo está en flotación cuando permanece suspendido en un entorno líquido o gaseoso, es decir en un fluido. “Un objeto flotará sobre un fluido (ambos bajo el efecto fuerza de una gravedad dominante) siempre que el número de partículas que componen el objeto sea menor al número de partículas del fluido desplazadas”.
La flotabilidad de un cuerpo dentro de un fluido estará determinada por las diferentes fuerzas que actúen sobre el mismo y el sentido de las mismas. La flotabilidad es positiva cuando el cuerpo tienda a ascender dentro del fluido, negativa cuando el cuerpo tiene a descender dentro del fluido y es neutra cuando se mantiene en suspensión dentro del fluido. La flotabilidad viene establecida por el Principio de Arquímedes.
La línea de flotación es una banda o límite que separa la parte sumergida de una nave de la que no lo está, y es, evidentemente, indicada en la superficie del agua hasta donde emerge la obra muerta. Es variable en función de la carga, de la temperatura del agua y de otros factores menores. Por tanto cuánto más carga lleve un barco más pesará y más se hundirá en el agua.
El cálculo y modificación de la capacidad de flotación de un cuerpo tiene importantes aplicaciones en la vida cotidiana como pueden ser:
- Diseño de naves: barcos, submarinos.
- Diseño de aerostatos: globo, zepelines.
- Práctica de deportes subacuáticos: (buceo, pesca submarina, etc).
En el caso de los barcos tenemos que considerar dos fuerzas que actúan sobre él: el peso del barco con su carga (fuerza vertical y hacia abajo) y el empuje (fuerza vertical y hacia arriba), que es el peso del agua del volumen del barco que se encuentra debajo del nivel del agua. Si aumentamos la carga del barco, es decir, su peso, el barco tendrá que sumergirse más para aumentar su empuje, de manera que peso y empuje sean iguales.
Los grandes barcos, independientemente del material del que se encuentren fabricados contienen enormes espacios llenos de aire, sustancia que resulta ser menos densa que el agua, permitiendo así que esta gran construcción se mantenga a flote. En otras palabras, debido a estos grandes espacios de aire, la densidad total de los barcos resulta ser menor que la del agua, permitiendo a los barcos desplazarse tranquilamente sobre la superficie del agua.
Pero la parte del barco que queda fuera del agua no sólo depende de la carga sino también del “tipo ” de agua en el que se encuentra. Un mismo barco no flotará igual en agua dulce que salada. La flotabilidad va a depender de la densidad del agua.
También hay que mencionar la estabilidad de un buque. Está relacionada con la capacidad de un cuerpo que flota por recuperar la verticalidad cuando se ha desplazado de ella. Las embarcaciones deben ser estables, manteniendo la cubierta y el puente en la parte superior, mientras el casco permanece en contacto con el agua, sin volcarse al primer golpe de ola o la primera perturbación.
Para determinar la estabilidad, deben localizarse el centro de gravedad del buque (punto donde se concentra el peso total del buque, muy influido por la colocación de la carga) y el centro de empuje (punto donde se concentra la fuerza de empuje, el cual se mueve con la inclinación del buque y es función de la forma de la sección transversal del casco). Para que un buque sea estable, el par que ejercen estas dos fuerzas debe tender a recuperar la verticalidad del buque.
