Arquimedes

PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.

La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes como se indica en las figuras:

1. El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido.

2. La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones.

Ejemplo:

1. Una esfera de hierro de 3 cm de radio se deja caer en un estanque lleno de agua de 120 cm de profundidad. Calcular:

a. Peso de la esfera.

b. Empuje.

c. Fuerza resultante.

d. Aceleración de la esfera (despreciar el rozamiento).

e. Tiempo que tarda en llegar al suelo.

Solución:

a. Peso de la esfera

P = m * g ; como m =∂ * v entonces P = ∂ * v * g; R.V

P =

b. Empuje

E = donde

E =

c. Fuerza resultante

Fr = P – E

Fr =

d. Aceleración de la esfera

e. Tiempo que tarda en llegar al fondo

2. Un bloque de madera de densidad 0,6 y dimensiones 80 cm * 10 cm * 5 cm flota en agua. Calcula la fracción de volumen que permanece sumergida

Como el bloque de madera se encuentra en equilibrio ƩF = E – m* g = 0 lo que significa que el empuje y el peso son iguales.

Vs = , es decir se sumergen los del volumen del cuerpo.

DESARROLLO DE COMPETENCIAS

Resolver los siguientes problemas:

1. Un cuerpo de 20 cm3 de volumen se sumerge en alcohol ( ). ¿Qué empuje experimentará?

2. Un bloque metálico pesa 176400 d en el aire y experimenta un empuje de 39200 d cuando se sumerge en agua. ¿Cuál es el volumen y la densidad del metal?

3. Una piedra de densidad 2,6 se sumerge en agua experimentando una fuerza resultante de 4,8 N. calcula la masa de la piedra.

4. Un bloque de madera de 0,58 de densidad y dimensiones 20 cm * 8 cm * 4 cm flota en el agua. Calcula:

a. La fracción del volumen que se encuentra sumergida

b. Qué fuerza adicional se debe hacer sobre el bloque para sumergirlo completamente?

5. Cuál debe ser la densidad de un fluido para que un cuerpo cuya densidad sea 0,68 flote de su volumen.

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