FLOTABILIDAD. CALIBRACIÓN DE UN DENSÍMETRO

FLOTABILIDAD. CALIBRACIÓN DE UN DENSÍMETRO

Alumno: Luis Carlos Muños, Stiven E. Merchan, Erick Angel Cifuentes, Willian R. Tique

Código:

 RESUMEN: El presente protocolo de práctica presenta una secuencia procedimental para una visualización de las manifestaciones del fenómeno conocido como flotabilidad en los líquidos. También se presenta una experiencia la calibración de un densímetro y su utilización como herramienta para medir densidades relativas en líquidos que se fundamenta en el fenómeno mencionado.

PALABRAS CLAVE: flotabilidad, densidad relativa, densidad absoluta, densímetro.

OBJETIVO

Comprobar mediante sencillas experiencias  prácticas el principio de Arquímedes.

Aplicar el principio de Arquímedes para determinar la densidad tanto absoluta como relativa de distintas sustancias.

EXPOSICIÓN

En esta práctica  se aplica  el principio de Arquímedes que dice: “todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado”.  Este principio rige el fenómeno de flotabilidad que es la base para el diseño de embarcaciones. También  se puede aprovechar para el cálculo de densidades relativas en diferentes  fluidos. Lo anterior constituye el principio de funcionamiento de los denominados hidrómetros o densímetros.

La práctica a realizar esta dividida en dos partes. La primera muestra manifestaciones del fenómeno de flotabilidad y la posibilidad de que un objeto más pesado que el agua flote sobre la superficie libre de ella. La segunda parte muestra la  utilización de un densímetro construido en el laboratorio para verificar las densidades de distintos fluidos de baja viscosidad. Inicialmente se ubica un densímetro construido con materiales cotidianos y se observa cuanto se hunde en un fluido referencia (agua potable). Seguidamente, se introduce el densímetro en otros fluidos y de la diferencia de profundidades a las cuales se sumerge el instrumento, se pueden calcular las densidades de los fluidos analizados.

LECTURA Y ESTUDIO

• http://es.wikipedia.org/wiki/Dens%C3%ADmetro
• http://www.youtube.com/watch?v=A7yK6CPb5bc &feature=related.
• http://www.gisiberica.com/densimetr%EDa%20are%F3metros/fundamento_teorico.htm
• Lectura sobre hidrostática 3.pdf : documento

suministrado por el docente.

INSTRUMENTOS Y COMPONENTES

Para el desarrollo de la práctica se deben utilizar los siguientes elementos:

->Masa de plastilina de 1 lb-m

->Banco hidráulico FME-01

->Juego de Beakers.  

->Densímetro construido.

->Fluido de referencia: agua potable

 ->Fluidos de baja viscosidad (mínimo 3)

-> Hoja         de         Excel         para         cálculos         respectivos

(suministrada por el docente)

EXPERIMENTO

Primera parte: manifestación de la flotabilidad.

Se toma una masa esférica de plastilina que pesa alrededor de 1 lb-f y se ubica en el interior del tanque del banco hidráulico. Esta masa en estas condiciones no flotará y se hundirá hasta el fondo del tanque. Sin embargo, si esta misma masa se le modifica su forma por la de una pequeña balsa de plastilina, este cuerpo si flota y no se hunde hasta el fondo.

Explique el porqué la balsa de plastilina si flota mientras la esfera de plastilina no, si tienen el mismo peso.

Esto se puede explicar ya que al estar concentrada toda la masa en forma de bola (todo el peso distribuido en una bola), la fuerza de empuje del agua no opone casi resistencia ya que el volumen que ocupa la bola por unidad de área es poco, al dejar caer la bola en el agua esta se hundirá casi inmediatamente, por el contrario con la barcaza, al tener la masa distribuida en la cubeta de agua, la fuerza de empuje que ejerce el agua se distribuye a una mayor cantidad de área de plastilina,  permitiendo que la barcaza no se hunda y flote

Un beaker de laboratorio flota sobre la superficie del agua pero se ladea y puede volcarse (flotación inestable). No obstante, si se introduce algún material en el interior de beaker, este aunque se hunde más, flota con mayor estabilidad.

Porqué es más estable el beaker agregando masa en su interior? Qué papel juega el lastre en la estabilidad de una embarcación?

Lastre
Es un sistema que se desplaza en el plano vertical u horizontal, aumenta o disminuye, el valor de masa del centro de gravedad de un cuerpo frente a un medio. Es decir es aquel que le da la estabilidad a una embarcacion.
Esto consiste en la admisión o toma directa de agua del entorno en el que se encuentra el buque en ese momento, para la inundación total o parcial de unos depósitos o tanques especialmente diseñados en el interior del casco. El proceso puede invertirse y el agua es expulsada del navío.

El beaker carece de estabilidad debido a que el empuje es grande en comparacion al peso del mismo, al agregar masa estaria aumentando el peso del beaker igual a la tecnica de aguas de lastre mencionada anteriormente.

Qué es el metacentro de una embarcación y qué papel juega en la estabilidad de flotación de ella?

Se llama metacentro a el punto de intersección de una línea vertical que pasa por el centro flotante y a la distancia entre el centro de gravedad y el centro flotante llama la altura metacéntrica es cuando el metacentro está por encima del centro de masa que tiende a llevar el barco a dar una inclinación y ahí estaría cambiando el volumen del fluido desplazado y ahí el centro de empuje pasaría a ser el centro flotante. 

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