UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA FACULTAD DE INGENIERIA FISICA II –Calor y Ondas - Grupo 9 RESUMEN “En “En la expe experi rien enci cia a realiz alizad ada a se busc busca a determinar la presión de cinco (5) esferas de diferentes masas en conjunto con un tubo con arena, sumergidas sumergidas en un fluido. En el laboratorio se utilizaron diferentes materiales: como lo lo son tubos, esferas de masa m, un recipiente con fluido, arena, y se empieza a realizar la experiencia. rimero le agregamos una cantidad determinada de arena al tubo y se toma el peso del conjunto con una balanza, para as! obtener una medida inicial como referencia, introducimos el tubo en el agua y "emos #ue tanto se sumerge el en agua y tomamos las dife difere rent ntes es prof profun undi dida dade des, s, este este proc proces eso o lo repetimos cinco "eces. $espu%s de esto con las medidas medidas obtenidas obtenidas realiza realizamos mos los c&lcul c&lculos os y obtenemos la grafica #ue nos sir"e para "er como "ar!a el experimento.'
ABSTRACT “n te experie experience nce made is to determ determine ine te pressure pressure of 5 *eigts of different masses, immersed in a fluid. n te laboratory different materials *ere used : suc as tubes , speres of mass m, a container of fluid , sand, and starts ma+ing te experience. irst *e add a certain amount of sand into te tube tube and and te te o"er o"eral alll *eig *eigt t is ta+en ta+en *it a scale to obtain an initial measurement reference, *e introduce te tube into te *ater and see tat bot di"es into te *ater and too+ te different depts tis process is repeated fi"e times. times. ollo*ing ollo*ing tis *it te measurement measurementss
obtained perform te calculations and obtain te grap tat elps us to see o* "aried te experiment.'
ALABRAS CLAVES Equilibrio, Fuerzas, Fluidos, Presión
INTRODUCCI!N La presión de los fluidos es la acción que tiene este sobre sobre cualquier cualquier cuerpo cuerpo de masa m que es sumergido dentro de un recipiente que contiene cierto fluido fluido esta se presenta presenta como una una fuerza contraria a al peso del objeto. Cuando un flu fluido está contenido en un recipiente, ejerce una fuerza sobre sus paredes y, por tanto, puede ablarse tambi!n de presión. "i el fluido está en equilibrio las fuerzas sobre las paredes son perpendiculares a cada porción de superficie del recipiente, ya que de no serlo e#isti stir$a r$an comp omponen nentes paral ralela elas que pro%ocar$an el desplazamiento de la masa de fluido en contra de la ipótesis ipótesis de de equilibrio. La orie orient ntac ació iónn de la supe superf rfic icie ie dete determ rmin inaa la dirección de dirección de la fuerza de presión, por lo que el coci cocien ente te de ambas ambas,, qu quee es preci precisam sament entee la presión, resulta independiente de la dirección. OB"ETIVOS
OB"ETIVO GENERAL# &ostrar la relación entre la presión de un punto en un fluido y la profundidad.
OB"ETIVOS ESECIFICOS# 'eterminar la presión presentada en por un fluido en distintas masas.
MARCO TEORICO
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA FACULTAD DE INGENIERIA FISICA II –Calor y Ondas - Grupo 9 La presión en un fluido es la presión termodinámica que inter%iene en la ecuación constituti%a y en la ecuación de mo%imiento del fluido, en algunos casos especiales esta presión coincide con la presión media o incluso con la presión idrostática. (odas las presiones representan una medida de la energ$a potencial por unidad de %olumen en un fluido. Para definir con mayor propiedad el concepto de presión en un fluido se distinguen abitualmente %arias formas de medir la presión)
r$s%&n a'(os)*r%+a Es la presión ejercida por la atmósfera de la tierra, se mide normalmente por medio del barómetro *presión barom!trica+. ni%el del mar o en alturas pró#imas a !ste, el %alor de la presión es cercano a -./ lb0plg1 */23 mm4g+, disminuyendo este %alor con la altitud. (iene la propiedad de ser igual en un mismo lugar de la (ierra, sin embargo esto no es totalmente cierto, ya que la presión atmosf!rica puede presentar %ariaciones como consecuencia de los cambios meteorológicos y por otra parte la presión atmosf!rica es in%ersamente proporcional a la altura, es decir, que esta disminuye con la altitud razón de - mm 4g o (orr por cada -3m de ele%ación. Cuando un l$quido alcanza su punto de ebullición !sta se iguala a la presión atmosf!rica, por lo cual ocurre que, cuando la presión atmosf!rica %aria de igual forma tambi!n lo ace el punto de ebullición de un determinado l$quido. Por esta razón es que se dice que en lugares con temperatura ele%ada o de altitud baja *menor presión atmosf!rica+ se
necesita mayor temperatura para que un l$quido llegue al punto de ebullición que en lugares de mayor altitud.
r$s%&n ,%dros''%+a 5n fluido pesa y ejerce presión sobre las paredes del fondo del recipiente que lo contiene y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en !l. Esta presión, llamada presión idrostática, pro%oca, en fluidos en reposo, una fuerza perpendicular a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la orientación que adopten las caras. "i el l$quido fluyera, las fuerzas resultantes de las presiones ya no ser$an necesariamente perpendiculares a las superficies. Esta presión depende de la densidad del l$quido en cuestión y de la altura del l$quido con referencia del punto del que se mida. "e calcula mediante la siguiente e#presión) Pabs 6 Patm 7 g F$sicamente quiere decir que a mayor profundidad mayor presión.
MATERIALES
'os tubos de P8C, d 6 - 9, L6:3 cm, cerrado en uno de los e#tremos Esferas ;egla L$quidos *gua+ rena
ROCEDIMIENTO ./ Con la balanza se tomó el peso de un tubo P8C con un poco de arena dentro. Este peso se asumió como 0o.
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA FACULTAD DE INGENIERIA FISICA II –Calor y Ondas - Grupo 9 Wo
1/ =ste tubo se sumergió en un recipiente lleno de agua con diámetro mayor y midió la profundidad *+ a la que el tubo llego con relación a la superficie del agua. 2/ "e introdujo la primera esfera y se determinó la nue%a profundidad a la cual llegaba el tubo por efecto del peso de la esfera y de la misma forma se procedió con otras esferas debidamente pesadas, tal como se obser%a en la siguiente figura
Po6
A
6 B r − 6 B * 1 . 9 X 10 + *-.-?1+ 2
−2
m
1 . 0 9 X 10
6
2
2.4 N
Po6
1 . 0 9 X 10
Po6
2.20 X 10
−2
2
m
2
pas
CUESTIONARIO ./ raficar > %s
RESULTADOS OBTENIDOS D$s+r%p+%&n >o >o 7 - Esfera >o 7 1 Esferas >o 7 : Esferas >o 7 Esferas >o 7 A Esferas
3 4N5 1,2: 1.?@ :,-3 :,:3 :.A3 :./-
>o6 Peso del tubo con la arena >6 Peso 6 ltura
,4(5 3.-/ 3.-2 3.- 3.-: 3.-1 3.--
1/ DCómo cambia el significado de la ecuación obtenida, si ora acemos 6 3 Como Pabs6 Po7 g si 6 3 entonces obtenemos que Pabs6 Po, la presión absoluta será igual a la presión atmosf!rica, lo que indica que el objeto no está sumergido en el agua sino sobre una superficie sólida, donde
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA FACULTAD DE INGENIERIA FISICA II –Calor y Ondas - Grupo 9 sobre !l solo ace efecto la presión atmosf!rica.
2/ Compare el >3 con el > obtenido en la grafica El peso G es apro#imadamente el /3H de Go6 1. I, ya que G equi%ale a :. I siendo el tubo P8C lastrado con las A esferas, donde cada una de ellas ejerce un determinado peso sobre !l y ocasiona que su profundidad y presión en el fluido aumenten.
6/ Compare el obtenido con el o obtenido en la grafica
J8
3.4 N −2.4 N 2
8 3.A I
ARA LA ROFUNDIDAD , 0.025 m
Er 8
J6
0.21
8 3.-1 m
0.23 m −0.18 m 2
6 3.31A m
CONCLUSI!N
La profundidad de 6 3.1: y o 6 3.-? m lo que indica que es mayor y que el peso de las esferas a ejercido una fuerza equi%alente a su masa por la aceleración gra%itacional sobre el tubo de P8C.
Podemos resaltar que la presión sobre un cuerpo sumergido en un l$quido aumenta con la profundidad, puesto que la presión idrostática se debe peso de las capas de l$quido sobre el cuerpo.
7/ 4alle los errores relati%os en los numerales : y .
Concluimos que con esta e#periencia se determinan las leyes y principios que dentro de los fluidos se operan, además se entiende que el proceso de flotabilidad que e#perimenta el cuerpo sumergido es el efecto de la fuerza ascendente que contrarresta la acción del peso.
Incertidumbre absoluta
Er 8
J8
Valor medio
w− wo
2
BIBLIOGRAFIA
ARA EL ESO 3 0.5 N
Er 8
3
8 3.-2 I
"erGay, ;aymond ., F$sica para ciencias e ingenier$as, Editorial &c raG 4ill, (ercera edición.
