Laboratorio de física sobre el Principio de Arquímedes

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Universidad De Panamá

Facultad De Ingeniería

 Ingeniería Industrial Auditoría y Gestión de Procesos

EL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

Pineda Virginia 8-908-952, Leon Liz 2-738-575, De Gracia Daymeth 8-908-1741, Lezcano Carlos 8-888-927, Alexis Orlando 8-918-1065.

Fecha en que se realizó: 14/10/2015  Fecha de entrega: 21/10/2015

RESUMEN

Esta primera experiencia fisica busca comprobar  El Principio de Arquímedes, utilizando objetos comunes ademas de los recursos del laboratorio. En esta experiencia utilizamos 2 metodos: el principio de arquimedes y el metodo de equilibrio de fuerzas, para verificar cual de los 2 era el mas eficaz.

Para el metodo de equilibrio de fuerzas utilizamos una base universal, un metro, un vaso de fom y una bolita de plomo. Este sistema se llevo al equilibrio para luego hacer un proceso de medicion de masas tanto del agua que fue depositada en el vaso como de la bolita para asi obtener el peso del fluido y el peso del cuerpo para luego hacer una relacion entre ellos.

Mediante el metodo de Arquímedes demostraremos através de pesar objetos en agua para luego hallar en base a los datos obtenidos la densidad, peso, y fuerza de empuje y demostrar de esta fórmula que la ecuacion de Arquímedes es válida. Para esta parte utilizamos el vaso de Arquímedes.

Introducción

El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza hacia arriba igual al peso del fluido desplazado por dicho cuerpo. Esto explica por qué es que flota un barco muy cargado; su peso total es exactamente igual al peso del agua que desplaza, y esa agua desplazada ejerce la fuerza hacia arriba que mantiene el barco a flote. Permite determinar también la densidad de un objeto cuya forma es tan irregular que su volumen no puede medirse directamente. Si el objeto se pesa primero en aire y luego en agua, la diferencia de peso será igual al peso del volumen de agua desplazado, y este volumen es igual al volumen del objeto, si éste está totalmente sumergido. Así puede determinarse fácilmente la densidad del objeto (masa dividida por volumen). Si se requiere una precisión muy elevada, también hay que tener en cuenta el peso del aire desplazado para obtener el volumen y la densidad correctos.

Si bien el concepto de flotar está muy arraigado en nuestro vocabulario, la comprensión de éste como fenómeno físico comprende una serie de estudios, los cuales podemos ver en el Principio de Arquímedes. 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.

Método experimental

En esta nueva experiencia de laboratorio  en el cual  se aplicó el principio de Arquímedes y el método de fuerzas de equilibrio para estudiar las fuerzas que ejercen los líquidos que se encuentran en reposo sobre los cuerpos sumergidos para conocer ciertas propiedades de materiales sólidos y líquidos.

Después de las indicaciones y explicaciones del profesor sobre el principio de Arquímedes y el método de fuerzas de equilibrio para probar  la eficacia  de estos métodos se procedió a estructurar el sistema que se utilizaría en esta experiencia, el cual consistía en colgar un metro de madera en una base universal de manera equilibrada (colocado en su punto medio 50 cm); sostenido con hilo pabilo.

Luego de tener el metro colocado equilibradamente, a su vez se procedió a colocar de la misma manera equilibrada, a los 30 cm de la mitad ya establecida un vaso de fom y a la misma distancia hacia el otro extremo, una bolita de plomo

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Ya armado el sistema se observó un desequilibrio entre el vaso y la bolita debido a la notoria deferencia de peso,  agregando agua al  vaso hasta llegar a equilibrar completamente el sistema. [pic 4]

Una vez equilibrado éste procedimos a sumergir la bolita que colgaba de uno de los extremos del metro en un recipiente con agua  una considerada profundidad, la cual se  debería mantener  en equilibrio mientras se sumergía la bolita para así observar como el vaso se desequilibraba; ya que un objeto (la bolita) al ser sumergido en agua aparentemente disminuye  su peso debido a la fuerza de empuje que  ejerce el agua sobre ella.

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Con la ayuda de una jeringa se sustrajo una cantidad de agua necesaria para volver a llevar el sistema al equilibrio, colocando el agua restante en un envase,  pesando el envase vacío, y luego con el agua obtenida, para así restarle la masa  del vaso  a la masa obtenida al vaso con agua, encontrando el peso del agua multiplicando la masa del cantidad de agua sustraída por la gravedad (9,8m/s2) encontrando la fuerza de empuje que ejercía el agua o el peso del fluido.

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Posteriormente medimos la masa del objeto utilizado (la bolita) multiplicándola al igual que la masa del agua por la gravedad encontrando así el valor del peso del cuerpo. Luego de tener los dos pesos, del fluido y  del cuerpo se encuentra la razón de éstos, mediante la siguiente ecuación:

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Después  de utilizar el  método de fuerzas de equilibrio, empleamos el método de Arquímedes el cual consiste en tomar un vaso (vaso de Arquímedes), llenarlo justo hasta la parte donde el agua no saliera por el pitillo quedando éste en equilibrio.

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Para obtener  nuevamente la masa del agua que la bolita expulsaba se sumergía ésta en el vaso de Arquímedes y se colocaba un vaso  en la salida del piquillo para obtener el agua que desplazaba la bolita. Luego medimos  la masa del vaso y la del agua expulsada restándole la masa del vaso completamente vacío y multiplicando este resultado por la gravedad (9,8m/s2)  para así obtener le peso del agua desalojada por la bolita.

Y así demostrar el uso de dos métodos para calcular la fuerza de empuje  de un objeto, siendo el principio de  Arquímedes el más efectivo.

Resultados

Método de fuerzas de equilibrio

Después de sustraer el agua necesaria para llevar el sistema al equilibrio dicho en el punto 5, se midió la cantidad del agua sustraída con la ayuda de un vaso químico, obteniendo la masa del vaso la cual fue de 56,85 g y luego medimos la masa del vaso con agua la cual fue 70,75 g restándole a este resultado la masa del vaso para así obtener la masa total del agua la cual fue 13,90 g, pasando este resultado a kilogramos para luego multiplicarlo por la gravedad  obteniendo:[pic 10]

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