Hidrodinámica. Principio de Arquímedes

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Escuela Especializada en Ingeniería ITCA-FEPADE
Reporte de Práctica de Laboratorio N° 2

Asignatura:

Física II – IEC 12

Facilitador:

Ing. Adán Ernesto Monteagudo López

Tema de trabajo de práctica:

Principio de Arquímedes

Integrantes:

Castillo Ramírez, Walter Oswaldo         175316

Martínez Maravilla, David Ernesto        536211

Romero López, Carlos Daniel         057918

Fecha de entrega:

Santa Tecla 05 de abril de 2019.

Objetivos

Objetivo general:

Probar la veracidad del principio de Arquímedes desarrollando prácticas de laboratorio para calcular la fuerza de empuje en objetos sumergidos, la densidad de fluidos desconocidos y la densidad de los cuerpos que han sido sumergidos por medio de una comparación de los datos obtenidos en laboratorio con los datos teóricos que se obtienen de tablas y mediciones.

Objetivos específicos:

• Medir el empuje experimentado por un objeto sumergido de dos formas distintas, una en la que se utilice la masa del fluido con el objeto sumergido en contraste con la masa del fluido y otra en la que se utilice el peso aparente y el peso real con mediciones de diversas pesas.

• Verificar experimentalmente el principio de Arquímedes a través de experimentos que permitan la comparación de datos experimentales en contraste con los cálculos esperados bajo la directriz del Principio de Arquímedes.

• Calcular la densidad de fluidos desconocidos utilizando los conceptos de peso real y peso aparente haciendo uso de despejes en la fórmula del Empuje.

Introducción teórica

Desde tiempos inmemoriales, el ser humano ha ido desarrollando avances en las disciplinas de estudios que al día de hoy son las bases para el funcionamiento de muchos equipos de uso cotidiano, entre estas tenemos la densidad, la fuerza de empuje y la presión. En el siglo III, el matemático Arquímedes concibió el principio físico que en su honor lleva su nombre: Principio de Arquímedes, que nos dice que todo cuerpo sumergido dentro de un fluido experimenta una fuerza ascendente llamada empuje, equivalente al peso del fluido desalojado por el cuerpo.

Gracias a este famoso sabio, también se logró encontrar los volúmenes de objetos irregulares al sumergirlos en un fluido del cual se conoce su volumen y calcular el volumen de dichos objetos por el volumen desplazado del fluido. De ahí surgió la concepción sobre la fuerza de empuje que ocurre cuando los cuerpos son sumergidos en un fluido y estos experimentan una fuerza ascendente; lo que permite que algunos cuerpos floten.

No obstante, es bien conocido que el gradiente de presión en un cuerpo sumergido en un fluido está dado por la razón de cambio de la presión y la altura, es decir, la densidad del fluido multiplicada por la gravedad a la que se encuentran sometidos, por tanto, las diferencias de presión (delta) vendrán dadas por el gradiente de presión multiplicado por un diferencial de altura, es decir, profundidad. Así que mientras un cuerpo está sumergido en un fluido, la fuerza de empuje que experimenta tiene por resultante el diferencial de presión por el área, entonces así al sustituir el delta de presión en el cálculo de la fuerza del volumen se tiene que multiplicar la altura por el área del objeto, junto con la gravedad y la densidad del fluido, encontrando así que todo cuerpo sumergido experimentará un empuje equivalente al peso del volumen desplazado. Y es a partir del Principio de Arquímedes en conjunto con arreglos matemáticos que puede calcularse la fuerza de empuje, la densidad de los fluidos sobre los que se sumergen los cuerpos o bien la densidad de los cuerpos.

De esta manera es como se busca comprobar la autenticidad y utilidad de dicho descubrimiento llevando a cabo los procesos descritos en la guía de laboratorio para el Principio de Arquímedes.

Datos

Se realizó una recopilación de los datos obtenidos en el laboratorio, identificándolos por experimento realizado.

1. Experimento 1 para la determinación de la fuerza de empuje.

1. Experimento 2 para la determinación de la fuerza de empuje 2.

1. Experimento 3 para la determinación de la densidad de un líquido.

1. Experimento 4 para calcular la densidad de sólidos.

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