PRACTICA N° 01
TÍTULO: “PRINCIPIO DE ARQUIMEDEZ”
I. DATOS INFORMATIVOS 1.1. Faculta
: INGENIERIA INGENIERIA
1.2. Carrera
: INGENIERIA CIVIL
1.3. Curso
: MECÁNICA DE FLUIDOS I
1.4. Ciclo
:VI
1.5. Turno
: NOCHE
1.6. Docente
: Lic. Walter Valdera Sánchez
1.7. Estudiante
: Pérez Rufasto Idelso
1.8. Fecha
: 11 / 09 / 2017
L aborat aboratori ori o de de cie ci encias nci as básicas básicas UC SS -N ueva ueva Cajamarca Cajamarca
II. OBJETIVOS 2.1.
Objetivo General
2.2.
Comprobar experimentalmente el principio de Arquímedes.
Objetivos Específicos:
Comprender en la práctica el significado de principio de Arquímedes.
Determinación de la densidad de un cuerpo y de un líquido.
Aplicar fórmulas matemáticas para la determinación de la densidad, tanto en sólidos como en líquidos.
III. FUNDAMENTOS TEÓRICOS 3.1. PROPIEDADES DE LA MATERIA: La Materia exhibe dos clases de propiedades, que son:
a. Propiedades Generales o Extrínsecas: Con las cuales NO podemos diferenciar una sustancia de otra, puesto que todas las presentan (masa, peso, volumen, etc.)
b. Específicas o Intrínsecas: Con las cuales SI podemos diferenciar una sustancia de otra, puesto que son características de cada sustancia (punto de fusión, punto de ebullición, reactividad, etc.)
Masa: Es la cantidad de materia que posee un cuerpo. Es un valor absoluto, se determina con la balanza, y se mide en kilogramos-masa, gramos-masa, etc.
Peso: Es la fuerza con que la tierra atrae un cuerpo. Es un valor absoluto que depende de la distancia del cuerpo al centro de la tierra; masa y peso son directamente proporcionales. El peso se determina con el dinamómetro, y se mide newton, dinas y en kilogramos-fuerza, gramos-fuerza, etc.
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Volumen: Es el espacio que ocupa un cuerpo.
Impenetrabilidad: Es consecuencia del volumen. El espacio ocupado por un cuerpo no puede ser ocupado por otro en el mismo instante.
Densidad: Es la masa de un cuerpo contenida en la unidad de volumen. Se expresa en gramos por mililitros para sólidos y gases y en gramos por litro para los gases. δ = m/ V
Inercia: Todo cuerpo tiende a conservar el estado de movimiento ó de reposo en que se encuentra.
3.2 PRINCIPIO DE ARQUIMEDEZ es un principio físico que afirma que: «Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de la masa del volumen del fluido que desaloja».
En primer lugar, calculamos el peso real del cuerpo, colgándolo del dinamómetro, el cual nos indica directamente el peso en Newtons. A continuación, Introducimos agua en la probeta hasta un cierto volumen, de tal manera que el cuerpo quede sumergido en el líquido, con lo cual calculamos el peso aparente en agua, tal como lo indica la lectura en el dinamómetro. Esto nos permite calcular el empuje según la expresión: E = Preal - Paparente
A continuación, calculamos el volumen del cuerpo, despejándolo de la expresión del principio de Arquímedes: E = ρl.Vc.g
Comparándolo con el valor experimental observado al comprobar el incremento del volumen del líquido, que debe ser del mismo orden o similar, debido a los errores de precisión y cálculo. Laboratori o de ciencias básicas UCSS -N ueva Cajamarca
Por último, calculamos la masa del cuerpo por la expresión: P real = m.g, y finalmente, ya podemos calcular la densidad del cuerpo: ρc =
mc /Vc
IV. RELACIÓN DE MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS A DESCRIBIR En una tabla en el cuaderno de laboratorio ubicar los materiales. Se observa un ejemplo: Balanza
Beacker 250ml
Cilindros
Agua
Alcohol Etílico
Aceite comestible
Pie de rey o vernier
Dinamómetro
V. METODOLOGÍA 5.1.PROCEDIMIENTO:
A. Determinar la Densidad de un Sólido: a. Con forma geométrica definida (Sólido regular): Manejando de forma adecuada la balanza, determinar la masa del cilindro. Luego proceder a determinar el volumen del cubo. Utilizando el vernier. Realice el mismo procedimiento con una placa ó una figura rectangular, y con una figura esférica. b. Sin forma geométrica definida (sólido irr egular): Pesa una piedra limpia y seca y anota su peso: Laboratori o de ciencias básicas UCSS -N ueva Cajamarca
Toma una probeta de 50 o de 100 ml limpia y añade agua destilada hasta la mitad de su capacidad. Enrasa exactamente y anota el volumen ocupado por el agua destilada. A este volumen lo llamaremos V1, anótalo a continuación:
Volumen ocupado por el agua (V1) 157.36 cm3 Introduce el cuerpo en el vaso que contiene el agua, con lo que el nivel del agua subirá. Mide el nuevo volumen, al que llamaremos V2. Este nuevo volumen representa al volumen total del agua más el volumen del cuerpo. Anótalo a continuación:
Volumen del agua + volumen del cuerpo (V2) = 139.75 cm3.
Queda claro que el volumen del cuerpo es igual al aumento de volumen que ha experimentado el agua, y que es igual a (V 2) menos (V1).
Volumen del cuerpo (V2) – (V1) =
17.61 cm3.
B. Determinar la Densidad de un Líquido: Aunque para determinar la densidad de líquidos existen los «densímetros», que son unos flotadores de vidrio que llevan una escala graduada; en el laboratorio también podemos hallar la densidad de un líquido, con una balanza y una probet a.
El procedimiento es el mismo que para sólidos, sólo que en este caso resulta más sencillo, ya que el volumen del cuerpo líquido nos lo da directamente la probeta.
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C. Determinar la Densidad de un líquido, por el método del principio de Arquímedes Instalar el equipo para la demostración del principio de Pascal, utilizando los equipos y materiales Tomar la lectura de la balanza y la lectura del dinamómetro.
4.2. DIAGRAMA DE FLUJO: Cada estudiante debe desarrollarlo en el cuaderno de laboratorio, con base en el procedimiento.
VI. RESULTADOS “En el cuaderno luego de la práctica de laboratorio” Determinar la Densidad de un Sólido Muestr a
Masa
Volumen
(Gr amo
(Mililitr os)
s) (g)
(cm3)
Densidad (δ)
Cilindro 1
157.36
17.61
(g /cm3) 8.94
Cilindro 2
47.55
17.61
2.7
Cilindro 3
139.25
17.61
7.91
Cilindro 4
149.47
17.61
8.49
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δcobre = mc /V δcobre = 157.36/17.61 = 8.94g/cm3 δAl = mAL /V δAl = 47.55/17.61= 2.7g/cm3 δhierro = mhierro /V δhierro = 139.25/17.61 = 7.91g/cm3
Determinar la Densidad de un Líquido VII. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
¿Qué diferencia observas entre el método para determinar densidad de líquidos?
Determinación de la densidad por el método de la probeta El sólido se sumerge con cuidado y completamente en una probeta que contiene un volumen exacto de agua (Vo). Luego s e lee cuidadosamente el volumen final (Vf). El volumen del sólido corresponde a la diferencia: V = V = Vf - Vo
Determinación de la densidad por el principio de Arquímedes Se pesa un vaso de precipitados parcialmente lleno de agua (wb). Luego se ata el sólido con un hilo delgado y se suspende en el soporte con agua. Asegurarse de que el sólido no toque las paredes del vaso. Se obtiene el peso del sistema y se anota su peso como wT. La cuerda sostiene el peso del sólido pero no anula el empuje, de tal manera que wT es igual al peso del recipiente con agua más el empuje (peso del agua desalojada por el sólido, wdes). E = wdes = wT - wb = VdL
¿Qué diferencias o similitudes encontraste en la determinación por los dos métodos, en la densidad del dado.
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VIII. CONCLUSIONES
Cuando un cuerpo se sumerge en un fluido cuya densidad es menor, el objeto no sostenido se acelerará hacia arriba y flotará; en el caso contrario, es decir si la densidad del cuerpo sumergido es mayor que la del fluido, éste se acelerará hacia abajo y se hundirá.
Concluimos que es cierto que todos los cuerpos al estar sumergidos en un fluido experimentan una fuerza de empuje hacia arriba, por el principio de Arquímedes analizado en el laboratorio, pues los fluidos ejercen resistencia al sólido sumergido en ellos para equilibrar el sistema
En este laboratorio pudimos afianzar satisfactoriamente los conceptos de peso, peso aparente, fuerza de empuje, volumen desplazado, densidad de una sustancia.
IX. RECOMENDACIONES
Usar agua destilada para obtener un mejor resultado con respecto a la fuerza de empuje.
Utilizar otro tipo de líquidos para obtener sus densidades.
X. BIBLIOGRAFÍA http://www.slideshare.net/guest469cf2/1er-informe-de-laboratorio
http://html.rincondelvago.com/principio-de-flotacion-de-arquimedes.html
http://www.iesaguilarycano.com/dpto/fyq/eureka.swf 7
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XI.
ANEXOS:
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