Si una persona quisiera saber cuánto oro u otros metales menos valiosos hay en una corona, como hizo la famosa frase de Arquímedes, sería necesario comprender el principio del equilibrio hidrostático o equilibrio hidrostático; esto se puede lograr con la ayuda de un equipo de laboratorio que comparte el nombre: una balanza hidrostática. Básicamente, este dispositivo mide el peso de una sustancia u objeto, como una piedra preciosa o un líquido. Lo hace comparando el peso del objeto suspendido en el aire y nuevamente en el agua, donde, como saben los nadadores, los objetos parecen ser mucho más livianos; esto se debe al empuje hacia arriba que el agua ejerce sobre un objeto, que también puede desplazar el agua de su recipiente. El equipo que mide estas características a menudo se asemeja a una báscula mecánica o electrónica con un recipiente adjunto para contener la sustancia en cuestión.
Para determinar las características de densidad utilizando una balanza hidrostática, primero se pesa una sustancia en el aire y luego se sumerge la misma sustancia en un recipiente más grande que contiene agua. Estas dos medidas se comparan y formulan para describir la gravedad de la sustancia. La medida de la gravedad les brinda a los investigadores información vital sobre la densidad del elemento o cómo se comportará una sustancia u objeto bajo diferentes presiones.
El equilibrio hidrostático a menudo se refiere a la relación entre la gravedad y la presión del gas sobre una sustancia. Las sustancias experimentan diferentes cantidades de presión a diferentes profundidades. Cuanto más profunda es el área, más presión soporta de la gravedad. Esencialmente, a medida que la gravedad presiona hacia abajo, un aumento relativo, el gradiente de presión de la sustancia también aumenta. En pocas palabras, para medir el oro en una corona, puede ser útil saber que la fuerza ascendente del agua sobre un objeto es igual al peso de su fluido desplazado.
Estas fuerzas pueden interactuar con una sustancia en otros aspectos, como la temperatura y la superficie, generando presiones o energía. El equilibrio hidrostático puede suspender elementos en otras mezclas además del agua, para medir la gravedad de las sustancias. Las medidas también pueden detectar la pureza de sustancias que puedan estar mezcladas con otros elementos; por ejemplo, si una corona contiene impurezas o, en el caso de Arquímedes, plata, que tiene un equilibrio hidrostático considerablemente diferente al del oro. Hoy en día, la tecnología encuentra usos en aplicaciones como gemología, astrofísica, geología y atmosférica; a mayor escala, el principio se utiliza para describir las características de los planetas y las estrellas. En todos estos contextos, el equilibrio hidrostático se refiere a cómo una sustancia puede comportarse o conservar su forma o composición bajo diferentes presiones.
Tradicionalmente, la tecnología de equilibrio hidrostático se basaba en equipos mecánicos. Esta tecnología generalmente tenía la forma de un equilibrio común: una estructura en forma de T que soporta dos platos en cada extremo. Las diferencias de peso harían que el balancín se inclinara hacia el elemento más pesado.
El equipo de equilibrio hidrostático actual se basa en una detección electrónica rigurosa. La tecnología puede parecerse a una báscula con un solo recipiente suspendido de una plataforma electrónica. Los instrumentos se pueden escalar a varios tamaños; algunos están diseñados para funcionar en sobremesa, mientras que otros son equipos independientes más grandes para manipular embarcaciones más grandes.
Los dispositivos modernos ofrecen salidas digitales y muchas otras lecturas de precisión. Los sensores digitales computarizados pueden reportar no solo el equilibrio hidrostático dado de un elemento, sino que también pueden generar información computada adicional. Dichos datos pueden incluir análisis en ejecución y comparaciones entre series de medidas, así como conversiones de unidades entre sistemas imperiales o métricos; para obtener resultados listos en cualquier medida que se requiera.