1.OBJETIVOS •
Evaluar experimentalmente la paradoja hidrostática.
•
Evaluar la variación de la presión con la profundidad en un líquido.
•
Estudiar el principio de Arquímedes. A rquímedes.
2.FUNDAMENTO TEORICO Presión: fuerza normal por unidad de área aplicada sobre una supercie. p=
F N A
Presión !idrostática: presión debida al peso de un "uido en reposo sin considerar la presión atmosf#rica. Es la presión que sufr sufren en los los cuer cuerpo pos s sume sumerr$idos $idos en un líqu líquid ido o o "uido "uido por por el simple % sencillo hecho de sumer$irse dentro de este. &e dene por la fórmula: p H = ρgh
Pres Presió ión n
atmo atmosf sf#ri #rica ca::
pres presió ión n
ejer ejerci cida da sobr sobre e
la supe super rcie cie
terrestre terrestre por la masa de aire que se encuentra sobre la tierra. Paradoja !idrostática: 'a presión en un "uido estático al mismo nivel (a la misma altura) es siempre la misma.
*i$ura +.
,anómetro: -nstrumento que consta de un tubo en forma de / utilizado para medir cambios de presión en un "uidos. 0ariación de la presión con la profundidad: la presión entre dos puntos de un "uido separados por una profundidad
h se
relacionan por: p2
=
p1 + ρ gh
Principio de Arquímedes: 1odo "uido en reposo ejerce una fuerza ascensional llamada empuje hidrostático sobre cualquier cuerpo sumer$ido en ella/ que es i$ual al peso del "uido desalojado por el cuerpo. E = ρ L g VL
3. MATERIALES
•
n soporte niversal
•
0aso de Precipitado (234 ml/ +44 ml)
•
5arra (*e/ Al/ madera)
•
Platillo con pesas (+34 $)
•
6os 7uez doble
•
6inamómetro (27)
•
8inta m#trica (2 m)
•
5arra metálica % soporte de dinamómetro
•
6os 8ampanas de vidrio
•
5ola % tapón de $oma
•
1ubo de vidrio recto (9 cm % 23 cm)
•
ue$o de sondas para presión hidrostática &oporte de tubos
•
•
1ubo de silicona 0aso de expansión
•
•
erin$a de 24 ml
4. PROCEDIMIENTO Parte I 1. -nstalar el equipo de acuerdo a la si$uiente $ura ;/ llena las dos campanas hasta la mitad % observe el nivel de a$ua en las dos campanas.
2. 'ue$o quita una de las campanas/ % colóquela en diferentes posiciones observando en cada caso los niveles de a$ua en las campanas (como se muestra en las $uras < % 3).
Figura 3. Fi g ura 4. Figura . 3.
=eemplace una de las
campanas
con
un
tubito de vidrio % observe los niveles de a$ua (como se muestran en las $uras >/ ? % 9).
Figura !. Figura ". Figura #. Parte --
4. -nstale el manómetro en de acuerdo a la $ura @/ llene a$ua hasta que los dos tubos est#n llenos hasta la mitad/ conecte uno de los extremos del manómetro por medio un tubo de silicona a una de las sondas para medir la presión hidrostática/ lue$o pon$a a$ua en el vaso de precipitados % sumerja la sonda tal como se muestra en la $ura +4.
Figura $.
Figura 1%.
. tilice la sonda en forma de $ancho para medir la presión hacia abajo/ la sonda en án$ulo recto para medir la presión hacia los lados % para la presión hacia arriba la sonda recta (en todos los casos sumerja la sonda 3 cm % realice las medidas ; veces). Anote sus datos en la tabla +.
!. Para evaluar la variación de la presión con la profundidad/ sumerja la sonda recta de +4 cm en +4 cm/ anote la profundidad h % la presión absoluta p en la tabla 2.
Parte III ". Principio de Arquímedes/ llene aproximadamente del vaso de precipitados con a$ua/
cuidadosamente coloque la barra de
aluminio/ madera/ la unión plástica/ tapón de $oma % la bola de $oma (como se muestra en la $ura ++) % observe cuales "otan % cuales se hunden.
#. 'lene con a$ua el vaso de expansión/ justo hasta que rebose sobre el vaso de precipitados/ espere hasta que deje de $otear (como se muestra en la $ura +2)/ seque con cuidado el vaso de precipitados % mida la masa m 4 del vaso de precipitados.
$. 6etermine con el dinamómetro el peso en el aire de las masas de 34/+44 % +34 $/ lue$o sumerja completamente cada masa % usando un dinamómetro/ mida el peso en el a$ua de las masas (como se muestra en la $ura +;) % mida tambi#n la masa del a$ua desplazada.
Figura 11. 13.
Figura 12.
Figura
E&PERIMENTO 4 1. De a'uer() a *a +arte I (e* Pr)'e(i,ie-t) /0u )'urre ')- *) -ie*e (e agua e- *) +a) 1 25 E6+*i7ue. En el paso 1 las dos campanas se colocaron a un mismo nivel/ observando que los puntos de nivel de a$ua/ entre la campana 1 % la campana 2/ eran los mismosB en el paso 2 se pudo observar que/ mientras se colocaba una campana a un nivel por encima o por debajo de la otra/
los niveles de la
campana 1 % l a campana 2siempre conservaban un mismo nivel
entre
ambos
puntos
de
estas.
Esto debido a que la presión en ambos puntos siempre es la misma para ambos puntos.
/0u )'urre ')- *) -ie*e (e agua 'ua-() e 'a,8ia u-a (e *a 'a,+a-a +)r e* tu8)5 E6+*i7ue. Al cambiar una de las campanas por un tubo de vidrio/ % volviendo a repetir los pasos 1 y 2 respectivamente/ se obtuvo como resultado que los niveles del a$ua en ambos puntos se mantenían a un mismo nivel. C por teoría sabemos que la presión de un "uido estático/ a una misma altura (mismo nivel)/ siempre es la misma independientemente de la forma del recipienteal cuál se amolde el líquido.
2. De a'uer() a *a +arte II (e* +r)'e(i,ie-t). 1abla +. manómetro
Dl (cm)
Dl prom(c m)
p! (Pa)
!acia abajo
; cm
!acia
+.9
arriba &obre los
cm 2.3
lados
cm
2.9 cm
2.9 cm
+.9 cm
+.@ cm
2.< cm
2.3 cm
2.9> cm
294.29P
+.9; cm
a +?@.;<
2.<> cm
Pa 2<+.49 Pa
Usando la fórmula: pH =( ρ )∗( g )∗(h )
9 ')-i(era-() Densidad dell í quido ( H 2 O )= ρ=
Gravedad = g=
(
980 cm 2
s
( ) 1 gr 3
cm
)
Distancia entrelos dosniveles = h
HALLAMOS pH (Hacia arriba, acia aba!o y sobre los lados":
:a'ia a8a;) +:
( )( 1 gr
∗
3
cm
980 cm
(
0.001 Kgr
(
0.1 Kgr
(
280.28 Kgr
cm
m
m.s
s
)∗(
2
)∗(
100 cm
m
) ( )∗(
2
∗
980 2
s
)
2.86 cm
)
)∗( )∗( 980
s
2.86
)
2
2.86
)
Sa8e,) 7ue
( ) 1 Kgr
+(Pa)
2
m.s
E-t)-'e
(
280 . 28 Kgr 2
m.s
)=
280 . 28 Pa
:a'ia arri8a +:
( )( 1 gr
∗
3
cm
980 cm
s
(
0.001 Kgr
(
0.1 Kgr
(
179.34 Kgr
cm
m
m.s
)( ∗
2
)∗(
100 cm
m
)∗( )∗( 980 2
s
2
)
Sa8e,) 7ue
1.83 cm
)
) ( )∗( ∗
1.83
)
980
s
2
1.83
)
( ) 1 Kgr
+(Pa)
2
m.s
E-t)-'e
(
179 . 34 Kgr 2
m.s
)=
179 . 34 Pa
S)8re *) *a() +:
( )( 1 gr
980 cm
∗
3
cm
s
(
0.001 Kgr
(
0.1 Kgr
(
241.08 Kgr
cm
m
)( ∗
2
)∗(
100 cm
m
)∗( )∗( 980 2
2
980
s
2
)
)
Sa8e,) 7ue
( ) 1 Kgr
+(Pa)
2
m.s
E-t)-'e
(
241 . 08 Kgr 2
m.s
)=
)
) ( )∗( ∗
2.46
s
m.s
2.46 cm
241 . 08 Pa
2.46
)
A *a ,i,a +r)ere- *a +rei)-e ?a'ia a8a;)= ?a'ia arri8a ?a'ia *) *a()5 E6+*i7ue. Podemos explicarlo/ citando < puntos que hacen referencia a la presión hidrostática:
1. 2. 3. 4.
'a 'a 'a 'a
presión presión presión presión
del interior de un líquido actFa en todas las direcciones. es más alta cuanto ma%or sea la profundidad es ma%or cuanto ma%or sea la densidad del líquido. no depende de la forma ni de la amplitud del recipiente.
=esaltando el punto +: #La presión del interior de un l$%uido act&a en todas las direcciones' Por lo tanto podemos considerar que sea cual sea la dirección de la presión a una cierta profundidad/ esta siempre será la misma sin importar la dirección.
Ta8*a 2. h
+ 4.2
(cm) p (Pa) +.@>2
2 4.<
; 4.9
< +.2
3 +.>
> 2
? 2.<
;.@2<
?.9<9
++.??
+3.>@
+@.>2
2;.3<
2
>
<
C)- *) (at) (e *a ta8*a 2. C)-trua u-a gra>'a (e P e-
P VS ? 23 f(x) E @.9+x G 4 =H E +
24 +3 PRESION P
+4 3 4 4
4.3
+
+.3
2
2.3
;
ALTURA ',
E6+*i7ue 7u re+ree-ta *a ')-ta-te (e* a;ute (e 'ura. 8omo se puede apreciar en la $raca que la función es P(h)@.9+h donde la constantes @.9+ % viene a ser la $ravedad. 'a $raca sale de la si$uiente ecuación:
E6+*i7ue 7ue re+ree-ta *a +e-(ie-te (e* a;ute (e 'ura. 'a $raca representa a una recta de pendiente @.9+ donde la función P(h)@.9+h depende de h es la altura. ,ientras sea ma%or el h ma%or será la presión que se ejerce en el líquido. 'a presión es directamente proporcional a la altura h.
De *a +arte III (e* +r)'e(i,ie-t) 6e acuerdo al paso ? del procedimiento de que cantidades físicas depende la "otabilidad de los cuerpos. Explique.
C)- *) (at) (e *) +a) # $ (e* +r)'e(i,ie-t) '),+*ete *a iguie-te ta8*a Ta8*a 3 ,asa ($)
Peso (7)
Peso
Empuje (7)
aparente (7)
Peso
de
a$ua desplazada
34 +44 +34
4.3 7 + +.3
4.<+ 4.9 +.2
4.@ 4.2 4.;
(7) 4.49 4.+2 4.;
Maa (e* re'i+ie-te 1".1 g E6+*i7ue '@,) 'a*'u*@ e* +e) (e agua (e+*aa(a. Primero/ medimos el peso de del vaso de precipitados/ en la balanza/ a n de tener una referencia de cuanto pesaba para el nal/ lue$o al efectuar el experimento % pesar el a$ua con el vaso de precipitados/ en la balanza/ solo teníamos q restar el peso del vaso antes medido/ para así solo tener el peso de la masa de a$ua desplazada.
C),+are *) reu*ta() )8te-i() +ara e* e,+u;e e* +e) (e agua (e+*aa(a e- 'a(a 'a). E6+*i7ue u reu*ta(). 6esde el primer caso/ en el cual se denota menor masa/ se puede ver que el resultado obtenido del empuje es el ma%or de todos/ mientras que a medida que vamos avanzando/ hasta medir la masa con ma%or peso/ se denota que el empuje es mucho menor/ eso se debe a que a ma%or peso del objeto medido menor será el empuje por parte del a$ua.
CUESTIONARIO 1. E6+*i7ue (eta**a(a,e-te e*
CONCLUSIONES
OBSERVACIONES 9 SUERENCIAS
BIBLIORAFGA
•
Física, Tipler, Paul A., Edit. W. H. Freeman; 6 a edición 2!!"# $anual de La%&rat&ri& de Física '(), 2!!*. Física 'ni+ersitaria, F. ears, - $. emans/i, Edit. Addis&n0Wesle- Pears&n 12 a edición
•
2!!"#. Física ecreati+a, . il - E. &dri3ue4, 555.isicarecreati+a.c&m.
• •
