LABORATORIO DE FÍSICA PRESIÓN HIDROSTÁTICA Informe numero 1 OBJETIVO: Comprobar la existencia de la presión hidrostática en loa líquidos y determinar mediciones de la presión con el manómetro en el laboratorio. Determinar la densidad de una sustancia por método gráfico PRECONCEPTO: Fluido, presión, densidad, presión hidrostática, gravedad, volumen, masa. MATERIAL Manómetro en forma de U Agua Capsula manométrica Regla graduada Aceite y alcohol Soporte universal Probeta graduada Balanza Papel milimetrado MONTAJE
TEORIA
Es muy conocido el hecho de que los líquidos presionan hacia abajo, sobre el fondo del recipiente que los contiene y hacia los lados sobre las paredes del mismo. El volumen de un líquido está sometido a la acción de la gravedad, el peso del líquido que se encuentra en la parte superior ejerce una presión sobre el líquido que se encuentra en la parte inferior, es decir la presión bajo el agua aumenta con la profundidad, como la presión hidrostática es P=dxgxh, entonces se observa que la presión es independiente del área de la vasija y de su forma pues solamente influye la densidad del liquido y su altura. La densidad es una característica de cada sustancia y es el cociente entre la masa y el volumen y veremos que el valor de esta es independiente de la cantidad de sustancia que se escoja. PROCEDIMIENTO 1. Observamos el montaje e inicialmente realizamos un experiencia de diferencia de presión para manejar el manómetro, el líquido que contenga debe ser agua, uno de los extremos en U va con una manguera, en comunicación a la capsula de presión. El otro extremo del tubo en U queda libre comunicándose con la atmosfera. La presión P1 del tubo del manómetro en que se encuentra
conectada la manguera está dada por P1= P + ρ x gx h1, Donde P es la presión que se va a medir, y h1 altura que nos marca el nivel del agua en el tubo La otra rama del manómetro la presión está dada por P2 P2= Pa + ρ x g x h2, Pa es la presión atmosférica y h2 altura que nos marca el nivel del agua en el tubo. Como P1 = P2 entonces la presión manométrica será: P + ρxgxh1 = Pa + ρxgxh2 y se obtiene P - Pa= ρ x g (h1 - h2) a. Tomamos el recipiente de vidrio y lo llenamos aproximadamente las ¾ partes. Para que la regla movible esta colocada en su posición correcta, colocamos la marca cero a ras de agua y el desplazamiento lo hicimos en el tubo que se encuentra en la parte de atrás.
b. Hallamos la presión manométrica para 5, 10, 15, 20cm. Rta: Ph=d*g*h Pa=Ph+Po-------Pa=d*g*h+Po d=1g/cm3-------1000kg/cm3 (presión atmosférica del 02-23-2010)=1009Pa 5cm(1m/100cm)=0.05m P=980Pa +1009Pa 1cm(1m/100cm)=0.1m P=1989Pa 15cm(1m/100cm)=0.15m P=1000kg/m3*9.8m/s2*0.15m+1009P 20cm(1m/100cm)=0.2m a P=1470Pa +1009Pa P=1000kg/m3*9.8m/s2*0.05m+1009P P=2479Pa a P=1000kg/m3*9.8m/s2*0.05m+1009P P=490Pa +1009Pa a P=1499Pa P=1960Pa +1009Pa P=1000kg/m3*9.8m/s2*0.1m+1009Pa P=2969Pa ¿Qué podemos concluir? Rta: al aumentar la altura proporcionalmente la presion manometrica tambien lo hace ya que es directamente proporcional los dos valores a. Realizamos una gráfica en papel milimetrado, de presión manométrica en función de la altura en que se encuentra sumergida la capsula.
Pa la presión atmosférica de la estación meteorológica en el momento del experimento a. Para hallar la presión hidrostática , se lleno el recipiente hasta la altura de 20cm, introducimos la membrana con varia profundidades (5, 10, 15, , sucesivamente y esperar que el líquido este en reposo. Y hallamos la presión en dichos puntos.
h1 5cm
10cm 15cm 20cm
P 196Pa 392Pa 588Pa 784Pa
Ph=1000kg/m3*9.8m/s2*0.02m Ph=196pa Ph=1000kg/m3*9.8m/s2*0.04m Ph=392pa
Ph=1000kg/m3*9.8m/s2*0.06m Ph=588pa Ph=1000kg/m39.8m/s2*0.08m Ph=784pa
b. Cuál es la conclusión con los datos obtenidos. Rta: cada vez que aumentamos la profundidad de la membrana cada 5cm constantemente la presión que ejerce el agua es proporcional. c. Realizamos el gráfico de presión hidrostática en función de la altura
PROCEDIMIENTO 2 a. Pesamos el picnómetro vacío. Tomar diferentes cantidades de sustancia alcohol, pesamos y completamos los datos en la siguiente tabla. Se recomienda equilibrar la balanza y hacer las mediciones más de una vez, promediando los resultados de cada medición para consignar ese promedio en la tabla
Promedio de datos
Probeta vacía 43g+42.8g+44g=129.8g/3=43.2g
Probeta con alcohol (40ml)
Masa del alcohol 40ml 74.06g-43.2g=30.86
74.4g+73.4g+74.4g=222.2/3=74.06g
Masa del alcohol 30ml
Probeta con alcohol (30ml)
63.7g-43.2g=20.5g
64.2g+63g+64g=191.2g/3=63.7g
Masa del alcohol 20ml
Probeta con alcohol (20ml)
58.06 g-43.2g=14.86g
58.3g+58g+57.9g=174g/3=58.06g
Masa del alcohol 10ml
Probeta con alcohol (10ml)
48.3g-43.2g=5.1g
49g+48.9g+48.6g=146.5g/3=48.3g SUSTANCIA: alcohol Masa (g) de la MEDIDA Volumen ( ml) sustancia (sin el recipiente) 1
40ml
30.86g
2
30ml
20.5g
3
20ml
14.86g
4
10ml
5.1g
a. Hallamos el valor de la constante de proporcionalidad de la gráfica de masa en función del volumen, y diga sus unidades. m=y2-y1/x2-x1 m=30.86g-14.86g/40ml-20ml m=16g/20ml m=0.8g/ml RTA: sus unidades son masa sobre volumen lo cual es igual a la densidad. b. ¿De acuerdo con sus unidades, qué magnitud física representa dicha constante? RTA: la magnitud física que representa dicha constante es la densidad la cual es la variación de la masa de un cuerpo sobre el volumen del mismo c. Averiguamos el dato teórico que representa la densidad de la sustancia que
utilizó, y la compáranos con el dato experimental que obtuvimos. ¿Qué puede concluir? RTA: la densidad teórica de la cual es d=0.789g/ml y la densidad que hayamos fue de 0.8g/ml lo que nos demuestra es que son iguales o la misma. b. Representamos en papel milimetrado la gráfica de los datos obtenidos volumen en función de la masa, debe establecer una escala para los datos.
CONCLUSIONES Al realizar el experimento de presión hidrostática, logramos observar que cada ves que aumentamos la profundidad esta hace que afecte la presión aumentándola de forma creciente tal como aparece en la grafica. La presión manométrica que experimentamos la podemos hallar pasados en la presión hidrostática, esta comprende la presión atmosférica por que esta afectada y ejerce fuerza sobre el liquido. Con esta práctica iniciamos que en la presión ejerce un líquido sobre la vasija que se encuentra, esta influenciado por la densidad del mismo y la altura de este, además entre mayor altura tendrá mayor masa tal como comprobamos con el alcohol.
BIBLIOGRAFIA Cibergrafia http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_en_un_fluido http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_manom%C3%A9trica http://es.wikipedia.org/wiki/Alcohol
