Un cubo, cuyo peso es de magnitud P, se encuentra sumergido en agua, sostenido por un hilo que ejerce una fuerza de magnitud T, manteniendo dos caras horizontales. El agua ejerce fuerzas de magnitudes F₁ y F₂ sobre las caras horizontales, como representa la figura.

¿Cuál de las siguientes expresiones equivale a la magnitud de la fuerza de empuje del agua sobre el cubo?

_{DEMRE / Universidad de Chile (2020). Modelo de Prueba de Ciencias Física.}

Respuesta correcta: A) P − T

Explicación paso a paso

• Fuerzas que actúan sobre el cubo

  • Peso del cubo: \(P\) (hacia abajo).
  • Tensión del hilo: \(T\) (hacia arriba).
  • Presión del agua sobre la cara superior: \(F_1\) (hacia abajo).
  • Presión del agua sobre la cara inferior: \(F_2\) (hacia arriba).

• Condición de equilibrio (el cubo está en reposo)

  La suma de fuerzas verticales debe ser cero:

  \[ \underbrace{T + F_2}_{\text{hacia arriba}} \;=\; \underbrace{P + F_1}_{\text{hacia abajo}}. \]

• Fuerza de empuje del agua

  El empuje \(E\) (fuerza neta del agua) es la diferencia entre las presiones verticales del fluido:

  \[ E \;=\; F_2 \;-\; F_1. \]

• Despejamos \(F_2 - F_1\) usando la ecuación de equilibrio

  De \(T + F_2 = P + F_1\) se obtiene \[ F_2 - F_1 \;=\; P - T. \]

• Conclusión

  La magnitud del empuje que ejerce el agua sobre el cubo es \(E = P - T\).