Principio De Arquimedes

INTRODUCCION

En la naturaleza encontramos una serie de fenómenos que suceden a diario y que en algunas ocasiones pasan desapercibidos para nuestros ojos. Él 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.

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, determinando así el volumen de un sólido de cualquier forma y posteriormente su densidad.

OBJETIVOS

Determinar el peso de un cuerpo en el aire y después en el agua.

Determinar el volumen de agua desalojada por un cuerpo al sumergirlo y su peso.

Aplicar el principio de Arquímedes cualitativa y cuantitativamente.

Determinar el empuje sobre sólidos, por la diferencia de su peso en el aire y en el agua.

Calcular la densidad de sólidos a partir del empuje y del volumen del agua desalojada.

MARCO TEORICO

Principio de Arquímedes: Principio descubierto por el científico griego Arquímedes, en donde estando un cuerpo sumergido en un fluido, se mantiene a flote por una fuerza igual al peso del fluido. Este principio, también conocido como la ley de hidrostática, se aplica a los cuerpos, tanto en flotación, como sumergidos; y a todos los fluidos. El principio de Arquímedes también hace posible la determinación de la densidad de un objeto de forma irregular, de manera que su volumen no se mide directamente. Si el objeto se pesa primero en el aire y luego en el en agua, entonces; la diferencia de estos pesos igualará el peso del volumen del agua cambiado de sitio, que es igual al volumen del objeto. Así la densidad del objeto puede determinarse prontamente, dividendo el peso entre el volumen.

El principio de Arquímedes se puede demostrar al estudiar las fuerzas que un fluido ejerce sobre un objeto suspendido. Considérese un disco de área A y altura H el cual está completamente sumergido en un fluido. Recuérdese que la presión a cualquier profundidad h en un fluido está dada por:

P = pg h

En donde p es la densidad de masa del fluido y g la aceleración de la gravedad. Si se desea representar la presión absoluta dentro del fluido, se debe sumar la presión externa ejercida por la atmósfera. La presión total hacia abajo P1 en la cara superior del disco, es por tanto

P1 = Pa + pg h1 hacia abajo

En donde Pa es la presión atmosférica y h1 es la profundidad superior del disco. Analógicamente, la presión hacia arriba P2 sobre el fondo del disco

P2 = Pa + pg h2 hacia arriba

Donde h2 es la profundidad a la parte inferior del disco. Puesto que h2 es mayor que h1, la presión sobre la base del disco excederá la presión sobre la cara superior, y el resultado será una fuerza neta hacia arriba. Si la fuerza hacia abajo se representa por F1 y la fuerza hacia arriba por F2, puede escribirse

F1 = P1 A F2 = P2 A

La fuerza hacia arriba ejercida por el fluido sobre el disco se llama empuje y se expresa mediante

Fe = F2 - F1 = A (P2 - P1)

= A (Pa + pg h2 - Pa - pg h1)

= Apg (h2 - h1) = Apg H

Donde H = h1 - h2 es la altura del disco. Finalmente si se recuerda que el volumen del disco es V = A H, se obtiene el siguiente resultado importante

Fe = pg V = m g

Empuje = Peso del fluido desalojado

MATERIALES

Pie estático

Balanza

Varilla soporte,2,5 cm

Nuez doble

Pasador

Juego de pesas, 50 , 100, 200 grs

Platillo para pesas de ranura

Dinamómetro, 2 Newton

Vaso de expansión, 250 ml.

Beaker, 100 ml. plástico

Probeta graduada. 50 ml.

Beaker plástico de 250ml

Cassy lab 524 200

MONTAJE

PROCEDIMIENTO

1. Determina con la balanza la masam» del Beaker seco y anota su valor.

2. Determina con el dinamómetro el peso en el aire, W, de las masas de50 g, 100 g, y 200g. Anota los valores en la tabla.

Coloca el vaso

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