PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
OBJETIVOS
Ø Determinar el empuje de los diferentes líquidos usando el método de la palanca de balanza.
Ø Determinar la densidad de sólidos.
Ø Determinar la densidad de líquidos.
Ø Determinar la densidad relativa de los diferentes elementos determinados anteriormente.
Ø Aplicación de la teoría de errores.
FUNDAMENTO TEÓRICO
EMPUJE HIDROSTATICO
Resulta evidente que cada vez que un cuerpo se sumerge en un liquido es empujado de alguna manera por el fluido. A veces esa fuerza es capaz de sacarlo a flote y otras solo logra provocar una aparente pérdida de peso. Pero, ¿Cuál es el origen de esa fuerza de empuje? ¿De qué depende su intensidad?
Sabemos que la presión hidrostática aumenta con la profundidad y conocemos también que se manifiesta mediante fuerzas perpendiculares a las superficies solidas que contacta। Esas fuerzas no solo ejercen sobre las paredes del contenedor del líquido sino también sobre las paredes de cualquier cuerpo sumergido en él.
Si sustituimos la porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones. Las fuerzas debidas a la presión no cambian, por tanto, su resultante que hemos denominado empuje es la misma y actúa en el mismo punto, denominado centro de empuje.Lo que cambia es el peso del cuerpo sólido y su punto de aplicación que es el centro de masa, que puede o no coincidir con el centro de empuje.
Por tanto, sobre el cuerpo actúan dos fuerzas: el empuje y el peso del cuerpo, que no tienen en principio el mismo valor ni están aplicadas en el mismo punto.
En los casos más simples, supondremos que el sólido y el fluido son homogéneos y por tanto, coincide el centro de masa del cuerpo con el centro de empuje।
El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado।
La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes como se indica en las figuras:
1. El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido.
2. La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones.
Consideremos, en primer lugar, las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto de fluido. La fuerza que ejerce la presión del fluido sobre la superficie de separación es igual a p·dS, donde p solamente depende de la profundidad y dS es un elemento de superficie.
Puesto que la porción de fluido se encuentra en equilibrio, la resultante de las fuerzas debidas a la presión se debe anular con el peso de dicha porción de fluido. A esta resultante la denominamos empuje y su punto de aplicación es el centro de masa de la porción de fluido, denominado centro de empuje.De este modo, para una porción de fluido en equilibrio con el resto, se cumple :
Empuje=peso=rf·gV
El peso de la porción de fluido es igual al producto de la densidad del fluido rf por la aceleración de la gravedad g y por el volumen de dicha porción व्.
REPRESENTACION GRAFICA DE LA PRÁCTICA
Los materiales utilizados
Pesando en la balanza
realizando, la practica
calculo del diametro de la esfera
EQUIPOS UTILIZADOS Y MATERIALES
* Vernier * Balanza electrónica
* 1 probeta de 50 ml * Palanca
* 1 cuerpo de hierro * Trípode
* Jarra * Termómetro
* Agua * Esfera de acero
* Alcohol * Regla de 60 cm
DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA
La práctica se divide en dos:
a) Paso 1
Determinación del empuje producido por el agua.
ü Medir el diámetro de la esfera con el vernier.
ü Armar el equipo de acuerdo a lo indicado.
ü Colgar la esfera de acero “Pe” del lado derecho de 1 palanca de balanza y medir con una regla la distancia “d1” a la que se encuentra a partir del eje esta distancia debe ser constante en toda la práctica.
ü Equilibrar el peso desconocido con un grupo de pesas y luego medir con una regla la distancia “d2” a la que se encuentra a partir del eje; hacer equilibrar las pesas deslizarlo lentamente en el riel.
ü Una vez equilibrado el sistema, pesar la porta pesas y las pesas en la balanza “Pe”.
ü Introducir la esfera de acero dentro de una probeta con agua de modo que quede totalmente sumergido.
ü Equilibrar el peso desconocido con un grupo de pesas y luego medir con una regla la distancia “d3” a la que se encuentra a partir del eje.
ü Medir la temperatura del agua en la probeta.
ü Anotar el error sistemáticos de los instrumentos usados
b) Paso 2
Determinación del empuje producido por el alcohol.
ü Medir el diámetro de la esfera con el vernier.
ü Armar el equipo de acuerdo a lo indicado.
ü Colgar la esfera de acero “Pe” del lado derecho de 1 palanca de balanza y medir con una regla la distancia “d1” a la que se encuentra a partir del eje esta distancia debe ser constante en toda la práctica.
ü Equilibrar el peso desconocido con un grupo de pesas y luego medir con una regla la distancia “d2” a la que se encuentra a partir del eje; hacer equilibrar las pesas deslizarlo lentamente en el riel.
ü Una vez equilibrado el sistema, pesar la porta pesas y las pesas en la balanza “Pe”.
ü Introducir la esfera de acero dentro de una probeta con alcohol de modo que quede totalmente sumergido.
ü Equilibrar el peso desconocido con un grupo de pesas y luego medir con una regla la distancia “d3” a la que se encuentra a partir del eje.
ü Medir la temperatura del agua en la probeta.
ü Anotar el error sistemáticos de los instrumentos usados
DATOS OBTENIDOS EN LABORATORIO
a) Caso 1 ( trabajo realizado con agua)
· Masa de las pesas mc = 101,649 gr. = 0,10165 Kg.
· Diámetro de la esfera D = 2,51 cm. = 0,0251 m.
· Distancia d1 = 17 cm. = 0,17 m.
· Distancia d2 = 25,5 cm = 0,255 m.
· Distancia d3 = 14,7 cm. =0,147 m.
· Temperatura del agua Ta = 15 ºC
· Error distancia Ed = 0,1 cm. = 0,001 m.
· Error masa Em = 0,01 gr. = 1x10-5 Kg.
· Error Vernier Ev = 0,005 cm. = 5x10-5 m.
· Error termómetro ET = 1 ºC
b) Caso 2 ( trabajo realizado con alcohol)
· Masa de las pesas mc = 101,649 gr. = 0,10165 Kg.
· Diámetro de la esfera D = 2,51 cm. = 0,0251 m.
· Distancia d1 = 17 cm. = 0,17 m.
· Distancia d2 = 25,5 cm = 0,225 m.
· Distancia d3 = 15 cm. = 0,15 m.
· Temperatura del alcohol Ta = 17 ºC
· Error distancia Ed = 0,1 cm. = 0,001 m.
· Error masa Em = 0,01 gr. = 1x10-5 Kg.
· Error Vernier Ev = 0,005 cm. = 5x10-5 m.
· Error termómetro ET = 1 ºC
CALCULOS
A) CALCULO DEL EMPUJE DEL AGUA
B) CALCULO DE LA DENSIDAD DEL AGUA
C) CALCULO DE LA DENSIDAD DEL ACERO
D) CALCULO DEL EMPUJE DEL ALCOHOL
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESLos cálculos fueron hechos de manera correcta por lo tanto los resultados deben ser correctos, se debe tomar muy en cuenta en la utilización de decimales si trabajas con 2 trabaja con dos, etc।
Se recomienda anotar los datos correctamente y hacer los cálculos con precisión y exactitud para así no tener malos resultados ni problemas।
