REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDADACIONAL UNIVERSIDADACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA UNEFA NUCLEO LARA
LABORATORIO DE FÍSICA II GUIA Nº: 2 (HIDROSTÁTICA E HIDRODINÁMICA)
Bachilleres: Apellido, Nombre: Joselin Riera C.I: 24.400.134 Apellido, Nombre: Méndez Thaimar C.I: 24 Apellido, Nombre: Fabiana Saglimbeni CI: 24.543611 Docente: Héctor Docente: Héctor Martínez Semestre: 3 Semestre: 3 Sección: 3D01IE Sección: 3D01IE BARQUISIMETO, 05 DE MARZO DEL 2016
INFORME DE LA PRATICA
OBJETIVOS DE LA PRACTICA:
Objetivos General:
Demostrar los principios que rigen el estudio de la hidrostática, a través de la realización de actividades experimentales aplicadas a la vida cotidiana.
Objetivos Específicos:
Conocer los vectores de fuerza en los diferentes objetos sumergidos. Determinar la masa y la rapidez de los fluidos. Comprobar las aplicaciones del Principio de Arquímedes y el teorema
PRE-LABORATORIO:
a)
¿La fuerza de flotación de un objeto sumergido depende del peso del propio objeto, o del fluido que desplaza? ¿Y de un objeto que flota?
R= Depende de ambos. Como sabemos el principio de Arquímedes nos dice que: «Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja». Por ende si la densidad del objeto sumergido es mayor que la fuerza de empuje que recibe el mismo se va a hundir de lo contrario el objeto flotara. b) ¿Cómo se compara el volumen de un objeto totalmente sumergido con el volumen de agua que desplaza? R= Se compara, midiendo la variación del volumen de agua antes y después de sumergir el objeto. Las diferencias resultantes serán el volumen del objeto. c) ¿Cómo es la densidad de un objeto sumergido comparada con la del agua si la fuerza de flotación que se ejerce sobre el objeto es: 1) Igual a su peso. 2) Mayor que su peso. 3) Menor que su peso. R= Si es igual a su peso el objeto ni se hunde ni flota completamente se mantiene, si es mayor que su peso el objeto flota completamente y si es menor que su peso el objeto se hunde. d)
Se tiene un tanque abierto con un agujero pequeño por donde se descarga el agua con cierta velocidad. ¿De qué depende el alcance horizontal del agua que sale por el agujero?
R= Depende de la altura o profundidad donde se encuentre el agujero y del efecto gravitatorio ya que se encuentra abierto a la atmosfera. e) Imagine que flota en una canoa en el centro e una piscina. Un ave grande llega volando y se posa en su hombro. ¿El nivel del agua de la piscina, sube, baja o permanece igual?
R= Como se supone que el ave es grande entonces el nivel de agua de la piscina sube por el peso extra que se está ejerciendo. Actividad Nro 1:
MATERIALES EMPLEADOS: Guía de laboratorio Lápiz Goma de borrar Saca punta.
Desarrollo de la Experiencia:
En la siguiente experiencia se mostraron tres casos de bloques solidos sumergidos en un líquido. A su vez se designó por F1 la fuerza producto de la presión ejercida por el líquido sobre la cara superior del bloque y F2 la fuerza de presión en la cara inferior.
Diagrama Esquemático:
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE DATOS:
Datos Obtenidos:
Discusión de Datos:
En las siguientes imágenes se pueden observar la dirección de cada una de las direcciones en las que se ejerce una fuerza. En el caso de la figura nro 2 los vectores de fuerza son iguales mientras que en los otros dos casos los vectores de fuerza son diferentes. Las magnitudes de fuerzas que se
pueden observar en los gráficos o imágenes representan el empuje que los objetos reciben por el principio de pascal ya sean iguales, de abajo hacia arriba o de arriba hacia abajo (esto depende tanto de la densidad del fluido como la del objeto sumergido). Actividad Nro 2:
MATERIALES EMPLEADOS: 1 balanza (laboratorio). 1 recipiente geométrico (cilíndrico). Un cuerpo geométrico (cilindro, paralelepípedo, cubo, esfera). Que quepa dentro del recipiente. Hilo de cocer. Agua. DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA:
Para la siguiente experiencia se hizo uso de la balanza para medir la masa del recipiente, luego se Colocó agua en el recipiente sin llenarlo completamente (de manera que se lograra sumergir el cuerpo geométrico), después se procedió a medir la masa del recipiente con el agua y por último se ató el cuerpo geométrico con el hilo de cocer para así sumergirlo en el agua sin que tocara el fondo del recipiente, manteniendo este en la balanza.
DIAGRAMA ESQUEMÁTICO:
ANÁLISIS Y DISCUSION DE DATOS:
Datos obtenidos:
1) Masa del agua determinada matemáticamente:
,
despejando la masa de esa ecuación nos queda lo siguiente:
ℎ 5245 2 2 Ahora para encontrar el volumen del recipiente, seria:
Así,
⁄
2) Medidas que marco la balanza:
Discusión de Datos:
En la siguiente actividad se pudo denotar el principio de Arquímedes ya que cuando un cuerpo está parcialmente o totalmente sumergido en el fluido que le rodea, una fuerza de empuje actúa sobre el cuerpo. Dicha fuerza tiene dirección hacia arriba y su magnitud es igual al peso del fluido que ha sido desalojado por el cuerpo. Por otro lado la diferencia de cantidades en la masa del recipiente se debe a que el agua tiene su propio peso al igual que el objeto que se le suministro esto hace que las masas del recipiente varíe. Actividad Nro 3:
Materiales Empleados: 1 recipiente de 2 litros de capacidad con tapa. 1 recipiente tipo bandeja con capacidad de al menos 2 litros. Cinta adhesiva. 1 Clavo. (Aproximadamente 2 o 3 mm de diámetro).
Agua.
Desarrollo de la Experiencia:
Para esta actividad experimental en primer lugar, con la ayuda de un clavo (previamente calentado) se le hicieron tres perforaciones de manera vertical a el recipiente de 2 litros la primera perforación fue a 5cm de la base, la segunda perforación se le hizo a la mitad (aproximadamente) y la tercera se le coloco a 8cm de la anterior, cabe destacar que este paso fue previamente realizado antes de realizar la practica en el laboratorio como lo indica la guía. En segundo, lugar se taparon los orificios con cinta adhesiva y se llenó el recipiente con agua. En tercer lugar, se destapo el orificio situado en la parte media y se observó lo que ocurrió con la velocidad de salida del agua conforme el nivel del agua desciende. Se utilizó el otro recipiente (bandeja) para evitar que se derramara el líquido. En cuarto lugar, se volvió a llenar el recipiente con agua y se destaparon los tres orificios. Se observó el comportamiento de la velocidad de salida del líquido, así como el alcance horizontal que tiene cada uno. En quinto lugar, se volvió a tapar los orificios y se llenó nuevamente el recipiente con agua. Se le coloco la tapa del recipiente, procurando que quede bien cerrado para evitar la entrada y salida de aire. Se destapo únicamente el orifico del fondo y se observó el comportamiento de la velocidad de salida de agua. Y por último se repitió el procedimiento, se destapo la botella y luego se sopló en la boquilla de la misma. Se observó el comportamiento de la velocidad de salida de agua.
Diagrama Esquemático:
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE DATOS:
Datos Obtenidos:
Distancia del agua en el orificio 2:
2 Distancia del agua en los tres orificios cuando se abren al mismo tiempo (botella tapada):
2 2
Distancia del agua en los orificios cuando se sopló sobre la boquilla de la botella:
Comparando datos teóricos:
ℎ 2 ℎ ℎ ℎ2 ℎ Calculos obtenidos:
ℎ
⁄ 987 //2 2 98 / 2074 2 2
= 2×(9,8 )×(0,15m)
d=
=0,174s
teorico
2
⁄2
= 2×(9,8 )×(0,23m) D1=0,14m
D1=0
0,21s
D2=0,22m
√ ℎ ⁄2 29486 // 2 9 8 / 20 2 5 2 2
2×(9,8 )×(0,31m)
Practico
2= 2982 // 2 2 2 2 98 / 20 2
D2=0,21m
ℎ 2=
Ahora para encontrar el tiempo la formula 1) Obtenga matemáticamente la velocidad de salida de agua en cualquiera de los orificios y el alcance del chorro de agua. Manteniendo la botella destapada.
2 ℎ Solución:
Para la encontrar v:
Para encontrar el alcance del chorro de agua:
ℎ (0) 2 2 ℎ 2 2 2 ℎ ℎ 2 ℎℎ , y sabemos que: , así,
, como no hay componentes en y
0
, por lo tanto,
Asi,
Discusión de Datos:
Teórico
Practico
D1=0,14m
D1=0
D2=0,21m
D2=0,22m
D3=0,30m
D3=0,24m
En el primer agujero no se obtuvo ninguna distancia puesto que el agua no tuvo ningún alcance ya que la de la botella se encontraba cerrada y no había presión atmosférica. En comparación con los resultados encontrados teóricamente, se observó que hubo una diferencia con respecto a las distancias obtenidas en la experiencia realizada en laboratorio. D1=0,14 ; D1=0 Esto se debe a que no se tiene ninguna velocidad involucrada. En el agujero 2 se obtuvo una distancia de 0,22m y teóricamente se obtuvo una distancia de 0,21m comparando dichos resultados se pudo notar una mínima diferencia y es aquí donde se comprueba el teorema de Torricelli.
Y por último en el agujero 3 se obtuvo la distancia de 0,24m y teóricamente se obtuvo una distancia de 0,30m comparando estos resultados se puede observar q hay una pequeña diferencia porque al momento de medir el chorro de agua tuvo un gran alcance y por ende menos rapidez que la que fue calculada teóricamente, dicho esto también se puede comprobar q se cumple el teorema de Torricelli.
ACTVIDAD POST-PRACTICA: 1. Resuelva el siguiente planteamiento (Problema).
En la figura se muestra un cilindro cuya área en la base es 10 cm2, flotando en un líquido con densidad de 3 g/cm3. a. ¿Cuál es el volumen del líquido desplazado por el cilindro? b. ¿Cuál será el empuje que el cilindro recibe? c. Si el cilindro fuese madera, ¿cuál es el peso del cilindro. Solución:
⁄ ⁄ 2 2 ⁄ ⁄ Parte A:
ℎ 2 6 Como sabemos,
Parte B:
6 2 Parte C:
Sabemos que:
Pero como no tenemos la masa la podemos despejar de la siguiente formular:
6 2 Así,
POST-LABORATORIO: Conclusiones: En la Práctica realizada se hizo un pequeño estudio sobre la hidrostática e hidrodinámica de fluidos demostrando así algunos teoremas y principios que son fundamentales para la física como el Principio de Arquímedes y el teorema de Torricelli (aplicación del teorema de Bernoulli), en la primera actividad experimental se observó cómo los vectores de fuerzas de los tres objetos cambiaban de sentido o fueron iguales dependiendo de la densidad del objeto sumergido en cierto fluido, para la segunda actividad experimental se cumplió el principio de Arquímedes en el objeto que se metió en el recipiente lleno de agua así como también se observó un cambio de cantidades en la masa del recipiente una vez agregada el agua y el cuerpo sólido, y por ultimo pero no menos importante en la tercera practica se demostró el teorema de Torricelli observando así el cambio de velocidad que tenía el agua en los diferentes orificios que se le hicieron a la botella y los diferentes alcances de la misma.
REFERENCIAS ELECTRONICAS:
https://www.academia.edu/4530546/teorema_de_torricelli http://www.tochtli.fisica.uson.mx/fluidos%20y%20calor/proyectos/un_problema_que_pa rece_f%C3%A1cil.htm www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/arquimedes/arquimedes.htm