Informe De Física Lab

MECANICA DE FLUIDOS: HIDROSTÁTICA

I.OBJETIVOS

Medir la fuerza que ejerce un fluido sobre un objeto sumergido en el (empuje).

Determinar la densidad del objeto con respecto a un determinado fluido.

II.FUNDAMENRTO TEÓRICO

La hidrostática es la rama de la mecánica de los fluidos que estudia los fluidos en estado de equilibrio; es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posición. Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrostática son el principio de Pascal y el principio de Arquímedes.

EL PRINCICPIO DE PASCAL

Si se aplica presión a un líquido no comprimible en un recipiente cerrado, esta se transmite con igual intensidad en todas direcciones y sentidos. La condición de que el recipiente sea indeformable es necesaria para que los cambios en la presión no actúen deformando las paredes del mismo en lugar de transmitirse a todos los puntos del líquido.

La presión de un fluido está dado por la siguiente fórmula:

P= F/A

Donde:

P = presión del fluido

F = fuerza ejercida en un punto del fluido

A = área transversal sobre la que la fuerza se distribuye

EL PRINCIPIO DE ARQUÍMIDES

El principio de Arquímedes establece que cualquier cuerpo sólido que se encuentre sumergido total o parcialmente en un fluido será empujado en dirección ascendente por una fuerza igual al peso del volumen del líquido desplazado por el cuerpo sólido. El objeto no necesariamente ha de estar completamente sumergido en dicho fluido, ya que si el empuje que recibe es mayor que el peso aparente del objeto, éste flotará y estará sumergido sólo parcialmente.

F_(empuje )=m_(despl.) g

F_(empuje )= l_(liquido ) V_despl g

Donde:

m_(despl.) : Masa desplazada del fluido

l_(liquido.): Densidad del fluido

V_(despl.) : Volumen del objeto

g : Aceleración de la gravedad

El empuje, es decir la fuerza que ejerce vertical y ascendentemente el líquido sobre un cuerpo cuando este se halla sumergido, resulta ser también la diferencia entre el peso que tiene el cuerpo suspendido en el aire y el peso que tiene el mismo cuando se le introduce en un líquido, es decir:

E= W_(real )- W_aparente

III.MATERIALES Y EQUIPO

Un sensor de fuerza

Una probeta de 250 ml

Una probeta de

Un soporte universal

Aparato de interface LabQuest2

Agua potable

Aceite de cocina glicerina

Masas de 10 g, 50 g, 100 g y 1 kg

IV.PROCEDIMIENTO

OBTENCIÓN DE LA FUERZA DE EMPUJE

1°. Con la ayuda del sensor de fuerza y una cuerda se mide el peso del cuerpo suspendido en el aire.

2°. Sumergimos el cuerpo dentro del líquido y realizamos el procedimiento anterior.

3°. Para determinar el volumen del cuerpo se mide el volumen del líquido desplazado por dicho objeto.

V.OBTENCIÓN DE DATOS

TABLA 1

Masa

〖 (10〗^(-3)g) (kg) FUERZA (Newton) VOLUMEN INICIAL

〖cm〗^3 VOLUMEN DESPLAZADO

〖cm〗^3 DENSIDAD

kg/m^3

Aire Sumergido en agua

1 kg 9,906 N 9,125 N 250 75 1.33

Masa

〖(10〗^(-3)g) (kg) FUERZA (Newton) VOLUMEN INICIAL

〖cm〗^3 VOLUMEN DESPLAZADO

〖cm〗^3 DENSIDAD

kg/m^3

Aire Sumergido en aceite de cocina

0.05 kg 0.546 N 0.494 N 90 40 0.125

TABLA 2

TABLA 3

Masa

〖(10〗^(-3)g)(kg) FUERZA(Newton) VOLUMEN INICIAL

〖cm〗^3 VOLUMEN DESPLAZADO

〖cm〗^3 DENSIDAD

kg/m^3

Aire Sumergido en aceite de cocina

0.01 kg 0.136N 0.116 N 90 0.1 0.1

TABLA 4

Masa

〖(10〗^(-3)g) (kg) FUERZA (Newton) VOLUMEN INICIAL

〖cm〗^3 VOLUMEN DESPLAZADO

〖cm〗^3 DENSIDAD

kg/m^3

Aire Sumergido en aceite de cocina

0.1 kg 1.008 N 0.897N 90 65 0.153

TABLA 5

Masa

〖(10〗^(-3)g)(kg) FUERZA (Newton) VOLUMEN INICIAL

〖cm〗^3 VOLUMEN DESPLAZADO

〖cm〗^3 DENSIDAD

kg/m^3

Aire Sumergido en glicerina

0.01 kg 0.136 N 0.116 N 90 15 0.07

TABLA 6

Masa

〖(10〗^(-3)g)(kg) FUERZA (Newton) VOLUMEN INICIAL

〖cm〗^3 VOLUMEN DESPLAZADO

〖cm〗^3 DENSIDAD

kg/m^3

Aire Sumergido en glicerina

0.05 kg 0.546 N 0.468 N 90 35 0.143

TABLA 7

Masa

〖(10〗^(-3)g)(kg) FUERZA (Newton) VOLUMEN INICIAL

〖cm〗^3 VOLUMEN DESPLAZADO

〖cm〗^3 DENSIDAD

kg/m^3

Aire Sumergido en glicerina

0.1 kg 1.008 N 0.852 N 90 55 0.181

VI.ANALISIS DE RESULTADOS

1°. Al sumergir una masa dentro de la probeta con cierto volumen de líquido, este se desplaza hacia la boca de la probeta, este volumen desplazado es igual al volumen de la masa sumergida.

2°. Determinamos el Empuje para los resultados de todas las tablas

Para la tabla 1:

F_enpuje= W_aire- W_agua

F_empuje=9.906-9.125

F_empuje = 0.781

W_(vol.desal.)= D_(agua ) g V_(desal.)

W_(vol.desal.)=1000 x 9.81 x 0,75

W_(vol.desal.)=7357.5

Para la tabla 2

F_enpuje= W_aire- W_aceite

F_empuje=0.546-0.494

F_empuje = 0.052

W_(vol.desal.)= D_(aceite ) g V_(desal.)

W_(vol.desal.)=900 x 9.81 x 0,40

W_(vol.desal.)=3531.6

Para la tabla 3

F_enpuje= W_aire- W_aceite

F_empuje=0.136-0.116

F_empuje = 0.02

W_(vol.desal.)= D_(aceite ) g V_(desal.)

W_(vol.desal.)=900 x 9.81 x 0,01

W_(vol.desal.)=88.29

Para la tabla 4

F_enpuje= W_aire- W_aceite

F_empuje=1.008-0.897

F_empuje = 0.111

W_(vol.desal.)= D_(aceite ) g V_(desal.)

W_(vol.desal.)=900 x 9.81 x 0,65

W_(vol.desal.)=5738.85

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