LABORATORIO N°4. PRINCIPIO DE ARQUÍMIDES

DEPARTAMENTO DE GEOLOGÍA Y MINAS E INGENIERÍA CIVIL.

SECCIÓN DEPARTAMENTAL DE FÍSICO – MATEMÁTICA.

FÍSICA.

[pic 1]

LABORATORIO N°4. PRINCIPIO DE ARQUÍMIDES.

Autores:              

• José David Romero Ocampo.
• David Isaac Torres Correa.
• Augusto Rafael González Hidalgo.
• Antonio Emmanuel Tocto González.

Revisado por: Ing. Juan José Toledo Vargas.

Paralelo: “A”.

Fecha de entrega: Lunes 4 de febrero del 2019.

Loja – Ecuador.

1. INTRODUCCIÓN. –

En la naturaleza a menudo encontramos fenómenos que suceden a diario y que en ocasiones pasan inadvertidos o, cuando reparamos en ellos, no podemos explicarlos. El poder comprender de manera más amplia estos fenómenos nos ayuda a entender mejor cómo se comportan algunas fuerzas que entran en acción bajo ciertas circunstancias.

Arquímedes descubrió, hace más de 2000 años que un cuerpo sumergido “pierde” algo de su peso debido al empuje del líquido desalojado, como consecuencia de ello se puede determinar la densidad de un cuerpo midiendo su peso en el aire (peso real) y su peso cuando está sumergido en un líquido (peso aparente).

Lo que se pretende en este laboratorio en precisamente analizar el comportamiento de las fuerzas que ejercen los líquidos sobre algunos sólidos que manipularemos de manera experimental.

La condición de equilibrio para un cuerpo de peso W y volumen V completamente sumergido en un fluido de densidad ρfluido en el cual posee un peso aparente W’ puede escribirse como:

[pic 2]         (1)

Esta ecuación puede ponerse en función del peso del cuerpo y obtener la expresión:

[pic 3]        (2)

De esta forma, al variar el peso de material que se sumerge en el fluido y su peso aparente es posible determinar la densidad de este. Esta determinación puede llevarse a cabo a partir de la pendiente de la recta que mejor se ajusta al gráfico de W-W’ vs. W.

1. MARCO TEÓRICO. –

1. Densidad y Peso específico.

La densidad: de una sustancia se define como la masa de esa sustancia por unidad de volumen, esto es el resultado de dividir la masa conocida (Kgrs) entre un volumen conocido (cm3 ).

ρ = 𝑚 𝑉 = 𝐾𝑔𝑟𝑠 𝑚3 *

Aunque Kgrs/m3 es la unidad de densidad del Sistema Internacional, también es muy común el uso de grs/cm3 .

 El peso específico de una sustancia se define como el peso de esa sustancia por unidad de volumen, esto es el resultado de dividir un peso conocido (N) entre un volumen conocido (cm3 )

. δ = P V = N m3

 La unidad de peso específico del Sistema Internacional, es el N/m3 y en el Sistema Técnico es Kgrf/m

1. Principio de Arquímedes.

El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido estático, será empujado con una fuerza igual al peso del volumen de fluido desplazado por dicho objeto. De este modo, cuando un cuerpo está sumergido en el fluido se genera un empuje hidrostático resultante de las presiones sobre la superficie del cuerpo, que actúa siempre hacia arriba a través del centro de gravedad del cuerpo del fluido desplazado y de valor igual al peso del fluido desplazado. Esta fuerza se mide en Newtons (en el SI) y su ecuación se describe como: Donde ρf y ρs son respectivamente la densidad del fluido y del sólido sumergido, V el volumen del cuerpo sumergido y g la aceleración de la gravedad.

El principio de Arquìmedes establece, básicamente, que cualquier cuerpo sólido que se encuentre (sumergido o depositado) en un fluido, experimentará un empuje de abajo hacia arriba, igual al peso del volumen del líquido desalojado. 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, este, flotará y estará sumergido sólo parcialmente.

1. Peso real y peso aparente de un cuerpo.

El peso real es la diferencia entre en W y el W aparente.

Peso aparente: Al peso más pequeño se le llama peso aparente siempre es menor que en la superficie, y es debido al empuje. Se cumple entonces que

waparente=wsuperficieFEmpuje

1. OBJETIVOS. –

1. Objetivo General.

Estudiar el principio de Arquímedes y comprobarlo experimentalmente.

1. Objetivos Específicos:

• Determinar el peso real de varios cuerpos constituidos de la misma sustancia.
• Determinar el peso de esos cuerpos sumergidos en un agua (peso aparente.
• Determinar la densidad del material estudiado y compararla con la densidad del material utilizado.
• Analizar el error cometido

1. MATERIALES Y MÉTODOS. –

1. Materiales:

Para la realización de la práctica se requiere:

• Cuerpos de diferentes dimensiones formados por alambre de cobre
• Un dinamómetro
• Una probeta graduada o un recipiente.

1. Procedimiento:

En una probeta graduada o recipiente ponga agua destilada hasta un nivel de 20 ml por debajo del nivel máximo.

Dispondrá de 9 pedazos de alambre de cobre. Comenzando por dos de estos pedazos vaya agregando un pedazo más cada vez hasta tener los 9 pedazos juntos. Para cada uno de los cuerpos formados por un número de segmentos desde 2 hasta 9 realice el siguiente procedimiento:

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