Biofisica Laboratorio 10

INTRODUCCION

En este trabajo aprenderemos a determinar la densidad de solidos de forma regular e irregular utilizando el principio de Arquímedes, esto nos ayudara el trabajo para calcular el volumen de cualquier sólido.

En un cuerpo físicamente homogéneo existe proporcionalidad entre los volúmenes que se consideran y las masas correspondientes a dichos volúmenes. Esta constante de proporcionalidad se denomina densidad (ρ). Se define como la masa de la unidad de volumen. En el caso de cuerpos no homogéneos debemos definir una densidad puntual o hablar de densidad media.

Esta propiedad de la materia, que la caracteriza en cualquiera de los estados en que se presenta, es fácil de determinar en el laboratorio de forma sencilla, sobre todo en el caso de cuerpos sólidos.

La determinación de la densidad de un cuerpo sólido puede simplificarse si el objeto presenta una forma definida, de tal forma que resulte fácil calcular su volumen. Es el caso de la determinación de la densidad de diferentes cuerpos cilíndricos.

En este caso, los medios necesarios serán un calibrador, con el que mediremos el radio y la altura del cilindro y, además, una balanza para determinar la masa de dicho cuerpo.

También puede determinarse la densidad de un sólido utilizando el Principio fundamental de la Hidrostática o Principio de Arquímedes, que dice: “Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba, igual al peso del fluido desalojado por dicho cuerpo”.

PROCEDIMIENTOS

1. Densidad de sólidos por el método de Arquímedes

a) Fija la balanza de acuerdo a las indicaciones del docente.

b) Calibre la balanza.

c) Mediante un hilo suspenda el cuerpo solido de la balanza según las indicaciones del docente y mide la masa del cuerpo en la posición suspendida (masa del cuerpo en el aire) anote el resultado en la tabla (1).

d) Coloca suficiente agua en el vaso precipitado y sumergir completamente el cuerpo sin que toque el fondo ni la pared del vaso.

e) Mide la masa del cuerpo sumergido en el agua (masa del cuerpo en el agua) anote el resultado en la tabla (1).

f) Con los datos encontrados calcule el peso del cuerpo en el aire y en el agua.

g) Calcule la densidad del cuerpo con la ecuación (7) considerando que la densidad del agua es 1000 kg/m3.

Tabla (1)

Solido Masa del cuerpo en el aire (kg) Masa del cuerpo sumergido (kg) W (N) W´(N) ρ(kg/m3)

Cilindro Al 0.0262 0.017 0.257022 0.16677 2847.55

Esfera de vidrio 0.0128 0.0077 0.125568 0.075537 2509.80

En consecuencia el método de Arquímedes permite determinar la densidad de sólidos tanto regulares como irregulares.

OTROS METODOS

2. Para los sólidos regulares: modelo matemático

Para sólidos regulares como: cilindro esfera, paralelepípedo, etc. también se puede determinar su densidad mediante el modelo matemático, conociendo su masa de modo directo y hallando su volumen con la formula correspondiente.

Veamos:

a) Mide la masa de cada uno de los cuerpos y las dimensiones de los cuerpos usando la balanza y el vernier respectivamente y anota tus datos en la tabla (2)

Tabla (2)

Solido Masa (kg) Diametro (m) Altura (m)

Cilindro Al 0.0262 0.025 0.034

Esfera de vidrio 0.0128 0.026 -------

b) Con los datos anteriores determina el volumen de cada sólido y anota tus resultados y luego Calcula la densidad de los sólidos usando la ecuación (1) y completa la tabla (3)

Volumen cilindro: Volumen esfera: Tabla (3)

Solido Masa (kg) V(m3) ρ(kg/m3)

Cilindro Al 0.0262 0.0013351375 ---

Esfera de vidrio 0.0128 9.2025006666 ---

3. Para sólidos irregulares : Método de la probeta

El método de la probeta sirve tanto para sólidos regulares como irregulares, pero imprescindible para sólidos irregulares

Procedimientos:

a) Se mide la masa del solido

b) Echar cierta cantidad de agua a la probeta y anotar la lectura, volumen 1 (V1)

c) Introducir el sólido u objeto en la probeta con agua, se observa la nueva lectura (V2)

d) el volumen del solido introducido es la diferencia de la lectura V2 menos V1 (V)

Tabla (4)

Solido Masa(kg)) V1 (cm3) V2 (cm3) V (m3) ρ(kg/m3)

Canica 0.0128 83 91 0.000008 16000

RESULTADOS Y CUESTIONARIO

a) Según el resultado obtenido de la densidad del anillo ¿de qué material podría ser dicho anillo?

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