En este experimento vamos a investigar cómo hace un submarino para sumergirse en el océano y para volver a la superficie.

Pero primero debemos entender porqué un cuerpo flota. Como dice el principio de Arquímedes, todo cuerpo sumergido en un líquido recibe una fuerza, de abajo hacia arriba, llamada empuje. Si este empuje es menor que el peso del cuerpo, este se hunde; si el empuje y el peso son iguales, el cuerpo queda flotando "a dos aguas"; y si el empuje es mayor que el peso, el cuerpo asciende.

Veamos a qué equivalen el peso y el empuje:

donde delta es la densidad y g es la aceleración de la gravedad.

Si lográramos modificar algunos de volúmenes o alguna de las densidades, podríamos hacer que el cuerpo flote. Y eso es lo que haremos:

Materiales: Una botella de unos 300 cm³ con tapa, un metro de tubo de látex, un globo, un clavo grande o destornillador, algunas piedras o algo pesado que se pueda mojar y no sea muy grande, bandas elásticas.

1. Con el clavo o destornillador caliente, hacer 6 agujeros de 3 mm de diámetro a lo largo de la botella; además hacer un agujero en el centro de la tapa de la botella, de un tamaño apenas menor que el diámetro del tubo, de manera de que el tubo pase muy apretada mente.
2. Cuando enfríen todos los orificios, pasar por el de la tapa el tubo de látex, e introducir su extremo en el globo (desinflado).
3. Ahora, meter el globo en la botella ya agujereada y cerrar bien la botella con su tapa.
4. Con ayuda de las bandas elásticas, poner piedritas de manera de que queden en la línea de los agujeros de la botella.

Nuestro submarino está listo para usar. Ahora, soplar por el otro extremo hasta que el globo se llene de aire y se ajuste a las paredes de la botella, y apretar fuerte la goma para que el aire no salga. Llenar algún recipiente o pileta con agua, y colocar el submarino con la línea de agujeros hacia abajo, sin soltar la goma.

Si todo anda bien, el submarino flotará. Para que se hunda, hay que soltar la goma y dejar que el aire salga del globo. Para que emerja, habrá que soplar fuertemente por el tubo, hasta llenar el globo.

 ¿Cómo funciona?: Todo se basa en lo ya explicado, agregando el concepto de densidad: el cociente entre la masa y el volumen que esta ocupa:

Cuando el globo está lleno de aire, la masa total del submarino es pequeña, haciendo que también lo sea su densidad. En el momento en que su densidad pasa a ser menor que la del agua, el submarino recibe más empuje de abajo hacia arriba que su propio peso, y entonces sube.

Cuando se llena de agua, la masa total es grande, haciendo que su densidad sea algo mayor que la del agua. Así, el empuje que recibe no alcanza para contrarrestar su propio peso y el submarino se sumerge.

Los submarinos reales funcionan de manera similar, solo que el aire que usan no proviene de la atmósfera. En lugar de eso, utilizan gases que llevan comprimidos. Para emerger los descomprimen, y para sumergirse los vuelven a comprimir.