EMPUJE HIDROSTATICO
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EMPUJE HIDROSTATICO
CONTENIDO 1. 2
Resumen................................................................................................................
2. 3
Introducción............................................................................................................
3. 3
Objetivos.................................................................................................................
4. 4
Marco teórico..........................................................................................................
5. 6
Metodología............................................................................................................
6.
Resultados
y
análisis
de
datos......................................................8 7. Conclusiones…………………………………………………………… …………….....12 8. Bibliografía……………………………………………………………… ………………..13
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1. RESUMEN El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma 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. Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y se mide en Newton. En el presente laboratorio vamos a demostrar mediante un experimento este principio muy importante, además vamos a identificar el peso específico de los sólidos utilizados y el peso específico de la glicerina.
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2. INTRODUCCIÓN La anécdota más conocida sobre Arquímedes cuenta cómo inventó un método para determinar el volumen de un objeto con forma irregular. Se dice que una nueva corona con forma de corona triunfal había sido fabricada para Hierón II, tirano gobernador de Siracusa, el cual le pidió a Arquímedes determinar si la corona estaba hecha de oro sólido o si un orfebre deshonesto le había agregado plata. Arquímedes tenía que resolver el problema sin dañar la corona, así que no podía fundirla y convertirla en un cuerpo regular para calcular su densidad. Mientras tomaba un baño, notó que el nivel de agua subía en la tina cuando entraba, y así se dio cuenta de que ese efecto podría usarse para determinar el volumen de la corona. Debido a que la compresión del agua sería despreciable, la corona, al ser sumergida, desplazaría una cantidad de agua igual a su propio volumen. .Al dividir la masa de la corona por el volumen de agua desplazada, se podría obtener la densidad de la corona. La densidad de la corona sería menor si otros metales más baratos y menos densos le hubieran sido añadidos. Entonces, Arquímedes, tan emocionado por su descubrimiento, olvidó vestirse y salió corriendo desnudo por las calles gritando "¡Eureka!" que significa "¡Lo he encontrado!
3. OBJETIVOS 3.1 OBJETIVO GENERAL: El principal objetivo es demostrar que una superficie inmersa recibe un empuje, llamado empuje hidrostático. 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
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Reconocer la fuerza del empuje frente a un cuerpo sumergido, poder calcularla y entender
sus propiedades. Aprender a solucionar problemas basándose en los conocimientos adquiridos en clase y en la
vida cotidiana. Usar los conocimientos para interpretar los resultados con el fin de analizar los resultados
obtenidos en el laboratorio. Demostrar que el peso específico de un líquido es siempre el mismo.
4. MARCO TEÓRICO
Empuje hidrostático: Es una fuerza vertical dirigida hacia arriba que un líquido ejerce sobre un cuerpo sumergido en él. Los objetos sumergidos en un líquido parecen pesar menos que cuando están fuera del líquido. Una roca en el aire se puede levantar con mucha dificultad mientras que sumergida al rio parece pesar menos. El principio de Arquímedes establece que: Los cuerpos sumergidos en un fluido soportan una fuerza de flotación vertical hacia arriba llamado empuje hidrostático. Este fenómeno, que es el fundamento de la flotación de los barcos, era conocido desde la más remota antigüedad, pero fue el griego Arquímedes (287-212 a. de C.) quien indicó cuál es la magnitud de dicho empuje.
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Si el peso real del cuerpo que se sumerge en un fluido es menor, igual o mayor que la fuerza de empuje, se producen 3 posibles
situaciones:
Calculo de la fuerza de flotación o empuje: La fuerza de flotación (E) se debe a que la presión aumenta con la profundidad. En la base inferior (P1) es mayor que la presión (P2) en la base superior, esta diferencia de presiones produce el empuje.
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E=γ H O .V S 2
Peso específico: es la relación entre el peso (W) de un cuerpo y el volumen (V) que ocupa.
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Peso aparente (W´): es el peso de un cuerpo al
W´= W - E
interior de un fluido y corresponde a su peso gravitacional menos el empuje.
5. METODOLOGÍ A Y TECNIC AS: 5.1
M ATERI ALES Y EQUIPOS
Soporte universal
Agua destilada
Glicerina
Dinamómetro.
4 solidos cilíndricos (plomo, inoxidable, acero normal y bronce)
2 matraces de vidrio
ac
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5.2
MONTAJE DEL EXPERIMENTO:
Medición fuerza de empuje cada cilíndrico. Medición peso
de la para solido de
5.3
específico de cada solido cilíndrico. Calculo del peso específico de la glicerina.
PROCEDI MIENTO: A. Ubicamos el
dinamómetro
en
el
soporte universal B. Medimos el peso real (W ) de cada sólido. C. Medimos el peso aparente (W ´) de cada solido en el agua. D. Medimos el peso aparente (W ´) de cada solido en la glicerina.
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6.
RESULTADOS Y AN ÁLI SIS DE DATOS 6.1
DATOS OBTENIDOS
Sólido
W real (N)
W´´ En La Glicerin a (N)
Empuje Hidrostático en la glicerina(N) EG= W-W´´
W´ en H2O (N)
Empuj Hidrostát en el agua EH2O= W-
Cilindro De plomo
1.3
1.14
1.14
0.96
1.3
1.12
Cilindro De Acero Inoxidable Cilindro De bronce
Cilindro De acero normal
0.16
0.18 0.18 0.18
1.175
1 1.16
0.125
0.14 0.14 0.14
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1.16
6.2
0.98
1.02
Cálculos
6.2.1 Peso específico del solido ( γ Solido ¿ Despejamos a partir de los datos conocidos
E H O =W −W ´ 2
γ H O .V Sumergido =W−W ´ 2
γH
w 2
O
γ Solido
γ Solido =
=W −W ´
W γ W −W ´ H
2
O
A.
γ Solido =
W γ W −W ´ H
γ Plomo =(
2
Para el cilindro de plomo
O
1.3 N 9800 N )( ) 1.3 N−1.175 N m3
γ Plomo =101920 N /m3
B.
Para el cilindro de acero inoxidable
γ AI =
W γ W −W ´ H
γ AI =
1.14 N 9800 N ( ) 1.14 N−1 N m3
γ AI =
79800 N KN =79,8 m3 m3
2
O
C. Para el cilindro de bronce
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6 γ Solido =
W γ W −W ´ H
γ Bronce =
2
O
1.3 N 9800 N ( ) 1.3 N −1.16 N m3
γ Bronce =91000
N 91 KN = m3 m3
D.
γ A=
Para el cilindro de acero normal:
W γ W −W ´ H O
γ Bronce =
2
1.16 N 9800 N ( ) 1.16 N −1.02 N m3
γ Bronce =81200 N /m3
6.2.2 Peso
específico
de
la
glicerina
γG¿ EG =W −W ´ ´ (1) E H O =W −W ´ (2 ) 2
Dividiendo (1) entre (2) tenemos:
E G W −W ´ ´ = E H O W −W ´ 2
γ G . V Sumergido W −W ´ ´ = γ H O . V Sumergido W −W ´ 2
(
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6 γ G=
W −W ´ ´ γ W −W ´ H O 2
*Reemplazamos en cada uno de los sólidos: a) Peso específico de la glicerina obtenida con el plomo:
γ G 1=
1.3−1.14 γ 1.3−1.175 H
2
O
γ G 1=12544 N /m 3
b) Peso específico de la glicerina obtenida con el acero inoxidable:
γ G 2=
1.14−0.96 γ 1.14−1 H O 2
γ G 2=12600/ m 3
c) Peso específico de la glicerina obtenida con el bronce:
γ G 3=
1.3−1.12 γ 1.3−1.16 H
2
O
γ G 3=12600 N /m3
d) Peso específico de la glicerina obtenida con el acero normal:
γ G4=
1.16−1.02 9800 N ( ) 1.16−0.98 m 3
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γ G 4 =12600 N /m3 Luego; el peso específico de la glicerina será 12600 N/m3 aproximadamente. Cálculo de errores: a) Hallamos el valor promedio
Vp=
12544+12600+12600+12600 =¿ 12586 4
Por lo tanto, el valor aproximado del peso específico de la glicerina es 12586N/m3 b) Hallamos el error absoluto:
e=
|12544−12586|+|12 600−12586|+|12600−12586|+|12600−12586| 4 e=
42+14+ 14+14 =21 N 4
c) Hallamos el error relativo:
E=
21 N =¿ 0,00668 12586 N
d) Hallamos el error porcentual:
E =0,00668 ( 100 )=0,668
7. CONCLUSIONES Luego de realizar la práctica de laboratorio y analizar los resultados, hemos llegado a las siguientes conclusiones, resaltando que estas no son exactas, sino aproximaciones: o
El peso específico del plomo es
101920 N /m3
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6 o
El
peso
específico
del
acero
inoxidable
es
79800 N /m3 o
El peso específico del bronce es
o
El
peso
específico
del
91000 N /m3
acero
normal
es
81200 N /m3 o
El peso específico de la glicerina es 12600N/m3 aproximadamente
8.
BIBLIOGRAFÍA FISICA ELEMENTAL. Tomo 7. Editorial custodio MIRANDA ESPINAL, O., & CAMPOS ARIAS, D. (2001). PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES. ANONIMO. Universidad de Oriente. Principio de Arquímedes. Disponible en: Fisica-II-Reporte-2-Principiode-Arquimides-Empuje-Hidrostatico.
