Principio De Arquimedes

ÍNDICE

1) Introducción…………………………………….……………………….. 2

2) Objetivos…………………………………………………...…..…………3

3) Marco Teórico…………………….……………………..……………….4

4) Materiales y Equipos.……………………………………..……..……….8

5) Procedimiento….……………………….…………………..…………….9

6) Cálculos y Resultados.……………………………...……..…………......10

7) Conclusiones………………………………………..……..……………..11

8) Discusiones……...………………………………….……….…..……….12

9) Cuestionario……………………………………………………...………13

INTRODUCCIÓN

Este informe de laboratorio, presenta una descripción detallada de los hechos, relacionados con el experimento realizado en el laboratorio de Física 2, donde se evaluaron las características del principio de Arquímedes. Cuando se sumerge un cuerpo en un líquido parece que pesara menos. Se puede sentir cuando nos sumergimos en una piscina, o cuando se toma algo por debajo del agua, los objetos parecieran que pesan menos. Esto es debido a que, todo cuerpo sumergido recibe una fuerza de abajo hacia arriba. Sobre un cuerpo sumergido actúan dos fuerzas; su peso, que es vertical hacia abajo y el empuje o fuerza de flotación que es vertical pero hacia arriba.

Representación gráfica del principio de Arquímedes.

La fuerza de empuje o de flotación es una fuerza que aparece cuando se sumerge un cuerpo cualquiera en un fluido. El módulo de esta fuerza de empuje viene dado por el peso del volumen del fluido. Esto es conocido como ley o principio de Arquímedes. Esto se produce ya que la presión de cualquier fluido depende principalmente de la altura a la que se encuentra debajo de este. La presión ejerce una fuerza sobre cualquier cuerpo sumergido en un fluido y tiene la propiedad de que la fuerza que ejerce es perpendicular a la superficie del cuerpo siempre. Un claro ejemplo de esto puede ser levantar a una persona dentro de una piscina, esto es porque el cuerpo al estar sumergido parcial o totalmente en la piscina, el agua ejerce una fuerza hacia arriba sobre el cuerpo igual al peso del agua desplazando el cuerpo. Para la demostración de este principio en nuestra práctica de laboratorio trabajamos con varios elementos de vital importancia, uno de ellos el sensor de fuerza donde se cuelga la masa debidamente configurado.

OBJETIVOS

Verificar que un cuerpo sumergido en un fluido experimente empuje

Determinar la densidad de un sólido aplicando el principio de Arquímedes.

Determinar la relación entre el empuje y volumen sumergido del cuerpo.

MARCO TEÓRICO

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:

E=m.g= ρ.V.g

Donde:

ρ∶ densidad del fluido.

m∶ masa sumergida.

g∶ aceleración de la gravedad.

V∶ volumen del fluido desplazado.

El concepto clave de este principio es el `empuje', que es la fuerza que actúa hacia arriba reduciendo el peso aparente del objeto cuando éste se encuentra en el agua.

Por ejemplo, si un bloque metálico que posee un volumen de 100 cm3 se hunde en agua, desplazará un volumen similar de agua cuyo peso aproximado es 1 N. Por tanto, el bloque parecerá que pesa 1 N menos.

Un objeto flota si su densidad media es menor que la densidad del agua. Si éste se sumerge por completo, el peso del agua que desplaza (y, por tanto, el empuje) es mayor que su propio peso, y el objeto es impulsado hacia arriba y hacia fuera del agua hasta que el peso del agua desplazada por la parte sumergida sea exactamente igual al peso del objeto flotante. Así, un bloque de madera cuya densidad sea 1/6 de la del agua, flotará con 1/6 de su volumen sumergido dentro del agua, ya que en este punto el peso del fluido desplazado es igual al peso del bloque.

Por el principio de Arquímedes, los barcos flotan más bajos en el agua cuando están muy cargados (ya que se necesita desplazar mayor cantidad de agua para generar el empuje necesario).

Además, si van a navegar en agua dulce no se pueden cargar tanto como si van a navegar en agua salada, ya que el agua dulce es menos densa que el agua de mar y, por tanto, se necesita desplazar un volumen de agua mayor para obtener el empuje necesario. Esto implica que el barco se hunda más.

GRAFICA DEL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

Aquí se ilustra el principio en el caso de un bloque de aluminio y uno de madera. (1) El peso aparente de un bloque de aluminio sumergido en agua se ve reducido en una cantidad igual al peso del agua desplazada. (2) Si un bloque de madera está completamente sumergido en agua, el empuje es mayor que el peso de la madera (esto se debe a que la madera es menos densa que el agua, por lo que el peso de la madera es menor que el peso del mismo volumen de agua). Por tanto, el bloque asciende y emerge del agua parcialmente —desplazando así menos agua— hasta que el empuje iguala exactamente el peso del bloque.

Para un cuerpo regular el volumen sumergido es igual al área de la sección transversal “A” del cuerpo multiplicado por la altura sumergida “h”, por lo que el empuje E, puede expresar como:

E=(ρ.g).A.h

MATERIALES Y EQUIPOS:

Base y soporte.

Balanza.

Sensor de fuerza.

Abrazadera (ángulo derecho).

Hilo.

Probeta de 500ml.

Vernier.

Regla.

Computadora personal.

Interfase.

Un cuerpo cilíndrico de metal.

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