Informe Principio De Arquímedes MARIA FERNANDA SANCHEZ HENRY ALONSO HERNANDEZ JULIAN ANDRES OSPINA
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Resumen: En esta práctica, se realizara un análisis del principio de Arquímedes, el cual se desarrollara pesando diferentes sólidos y sumergiéndolos en el agua, para con los datos obtenidos, hallar las variables estudiadas en el principio de Arquímedes, como los son la densidad, fuerza o empuje, volumen y masa. Abstract: In this practice, an analysis of the principle of Archimedes, which was developed by weighing different solids and soaking in the water, with the data, find the variables studied in Archimedes principle, as are the density, strength or conduct pressure, volume and mass. 1. Introducción: El principio de Arquímedes lo podemos encontrar en cualquier momento de la cotidianidad. Cuando sumergimos un cuerpo en un líquido, la mayoría de veces nos parecerá que el cuerpo pesa menos, esto lo podemos evidenciar en sumergir un hielo en agua, cuando nos sumergimos en la piscina o en la tina del baño. Esto se debe al principio de Arquímedes, Arquímedes, que consiste en que todo cuerpo sumergido recibirá una fuerza de empuje por el líquido en el que se encuentra. 2. Marco Teórico: 2.1.
Densidad:
Es la medida que nos indica la concentración de masa de un material o fluido en una unidad de
volumen, para determinar dicha propiedad se modela la ecuación #1:
Ecuación #1
En donde m es la masa y v es el volumen, se da en g/cm3, la densidad es una magnitud intensiva ya que no depende de la cantidad de sustancia o del tamaño de un sistema, por lo que cuyo valor permanece inalterable. [1] 2.2.
Principio De Arquímedes:
Es un principio físico que afirma que:
”Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja” desaloja ”. Esta
fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y se mide en newtons. El principio de Arquímedes se formula así:
en volumen y peso del líquido desplazado como se muestra en la figura 2.
Ecuación #2 Donde E es el empuje , ρf es la densidad del fluido, V el “volumen de fluido desplazado” por algún cuerpo sumergido parcial o totalmente en el mismo, g la aceleración de la gravedad y m la masa, de este modo, el empuje depende de la densidad del fluido, del volumen del cuerpo y de la gravedad existente en ese lugar. El empuje actúa verticalmente hacia arriba y está aplicado en el centro de gravedad del fluido desalojado por el cuerpo. [2] 3. Procedimiento:
PARTE 1: Inicialmente se pesa el Baker sin ningún líquido, seguido a esto se pesaran los sólidos de cobre. Después llenamos el Baker de 400ml con agua hasta que esta se desborde, junto a este colocar el otro Baker de 250ml y sobre una bandeja, como se muestra en la figura 1. Esto para recoger el agua que desplaza el sólido sumergido.
Figura 1
Ahora amarrado de un hilo sumergimos el sólido y medimos
Figura 2
Por ultimo realizamos este proceso con cada líquido y solido de cobre que se tenga. PARTE 2: Colocar cada solido en el dinamómetro y en el sensor de fuerza, seguido a esto sumergir los sólidos en cada líquido y ver la fuerza que ejerce cada sustancia, comparar los datos tomados entre el dinamómetro y el sensor de fuerza. 4. Análisis Y Resultados: El dinamómetro es una herramienta que nos puede dar errores mínimos, pero comparado con el sensor este es más preciso ya que nos da más decimales, mientras que con el dinamómetro corremos más riesgo a errores humanos los datos obtenidos están registrados en la tabla 1 y la tabla 3 (ver anexos), Las mediciones realizadas se requerían para calcular la fuerza de empuje que ejercen los líquidos sobre los cuerpos sólidos sumergidos. Esta fuerza se puede explicar debido a que la presión
en un fluido aumenta con la profundidad, es decir que es mayor la presión hacia arriba en un objeto, que la presión hacia abajo que experimenta el objeto, por consiguiente la fuerza de empuje o fuerza boyante se dirige hacia arriba. El montaje utilizado permitió medir la cantidad de líquido que un cuerpo sólido desplaza al ser sumergido completamente en un fluido, de esta forma comprobamos que el volumen desalojado es equivalente al volumen medido a partir de la geometría de cada objeto. Esto se debe a que al sumergir totalmente el sólido en el fluido, éste pasa a ocupar el mismo espacio de la masa de agua que desaloja, lo cual sucede para que el sistema permanezca en equilibrio; por ot ro l a do s e pudo comprobar que todos los cuerpos al estar inmersos en un fluido experimentan una fuerza de empuje, al comparar el peso del sólido sumergido en dos clases de fluidos: alcohol y agua. La fuerza de empuje que ejerce el alcohol es menor a la fuerza de empuje que ejerce el agua, esto debido a las diferencias en las densidades de los dos fluidos; por lo cual es posible levantar con mayor facilidad un cuerpo sumergido en el agua que uno sumergido en el alcohol, debido a que la fuerza de empuje
actúa como una fuerza adicional a la fuerza ejercida por la persona hacia arriba. 5. Conclusiones:
Cuando un cuerpo se sumerge en un fluido cuya densidad es menor, el objeto se empujara hacia arriba y flotará, si el caso es que la densidad del cuerpo sumergido es mayor que la del fluido, éste se empujara ha ci a abajo y se hundirá. Todos los cuerpos al estar sumergidos en un fluido experimentan una fuerza de empuje hacia arriba, por el principio de Arquímedes. Ya que los fluidos ejercen resistencia al sólido sumergido, para equilibrar el sistema. Es necesario realizar el procedimiento varias veces, para lograr una mayor precisión y exactitud, pero en todo experimento encontraremos errores en este caso apreciamos varios errores como lo son el del dinamómetro, que es de ±0,1 N que afecta en gran cantidad los resultados este error se debe a que la forma de tomar dicha medida es totalmente humana. Vimos en la tabla 3 (ver anexos) como la diferencia de fuerza entre el trabajo practico y el teórico en el sólido 1 sumergido en el agua fue de 0,8 N, y la fuerza promedio es 1,78 N con un error de ± 1,07 N , comparando con el aceite que tiene una diferencia mucho menor de 0,02N entre la teoría y la
práctica, además la fuerza promedio es de 1,76 N con ± 0,87 N, vemos como los dos líquidos son bastante similares si comparamos la fuerza de empuje hacia arriba ejercida por cada uno. 6. Bibliografía:
[1] Resnick, halliday, krane.
(S.F).Física Vol. 1, 4ta edición, Recuperado 6 de marzo de 2014. [2] Bueche. (S.F). Fundamentos De Física 1, Decimo Grado. Recuperado 6 de marzo de 2014.
7. Anexos:
Solido 1 2
Altura (cm) 4,4 4,7
Diámetro (cm) 2,5 4,5
Masa (gr) 196,6 200,5
Masad H2O (gr) 108.6 158.1
Volumen (cm3) 21,60 74,75
∆Volumen
(cm3) 1,97 4,12
Tabla 1 (Dimensiones De Solidos Y Agua Desplazada). En la tabla 1 se ven las medidas de los dos solidos utilizados, entre estas medidas tenemos la altura, diámetro y masa.
Beaker 1 2
Capacidad (ml) 250 600
Masa (gr) 99.8 199.5
Tabla 2 (Dimensiones De Beaker). En la tabla 2 se ven las medidas de los dos bakers utilizados, entre estas medidas tenemos la cantidad que puede recibir cada recipiente y la masa de cada uno.
Solido Masa H2O (gr) 1 196,6 2 200,5
W H2O Dina (N)
W H2O GLX(N)
1.75 1.25
1.83 1.45
∆W
(N)
0.08 0.2
W Alcohol Dina (N) 1.75 1.26
W Alcohol GLX(N) 1.77 1.48
∆W
Alcohol (N) 0,02 0.22
Masad H2O (gr) 196,6 200,5
Tabla 3 (Datos Determinación Principio De Arquímedes). En la tabla 3 tenemos la masa desplazada en cada Baker por los sólidos, además tenemos la diferencia entre medias con el dinamómetro y el sensor GLX.
