Principio De Arquimedes

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Verificar la ecuación fundamental de la estática de fluidos y comprobar el principio de Arquímedes.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Analizar el comportamiento de dos fluidos en un tubo “U”.

Reconocer la presencia de la presión atmosférica sobre un líquido.

Calcular la presión manométrica dentro de un fluido.

Comprobar la ecuación fundamental de la estática de un fluido.

Verificar experimentalmente la existencia del empuje o fuerza de flotación que sufre un cuerpo sumergido en un líquido.

Comparar el empuje que recibe un cuerpo al sumergirse en líquidos diferentes.

Determinar la densidad de sólidos aplicando el “Principio de Arquímedes”.

.MATERIALES

Los materiales empleados en la primera práctica del laboratorio 1- Estática de fluidos, son:

Picnómetro: es un instrumento útil para determinar las densidades relativas de sólidos y líquidos respecto del agua u otro líquido.

Densímetro o aerómetro: es un instrumento de medición que sirve para determinar la densidad relativa de los líquidos sin necesidad de calcular antes su masa y volumen

Tubo en forma de U: Es un tubo cilíndrico en forma de "U" de unos 2 cm de diámetro que se utiliza fundamentalmente para verificar reacciones de Oxidación‑Reducción (REDOX) donde cada una de las semi-reacciones tiene lugar en cada una de las ramas.

Dinamómetro: Es un instrumento utilizado para medir fuerzas o para pesar objetos. El dinamómetro tradicional, inventado por Isaac Newton, basa su funcionamiento en la elongación de un resorte que sigue la ley de elasticidad de Hooke en el rango de medición. Al igual que una báscula con muelle elástico, es una balanza de resorte, pero no debe confundirse con una balanza de platillos (instrumento utilizado para comparar masas).

Agua:

Aceite:

MARCO TEÓRICO

DENSIDAD (símbolo ρ (rho griega))

Es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen de una sustancia y la unidad es kg/m3 en el Sistema Internacional de Unidades (SI). Del mismo modo, la densidad es considerada como una de las propiedades de los sólidos, líquidos e incluso de los gases en donde la definen como la medida del grado de compactación de un material.

La densidad media es la razón entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.

Si un cuerpo no tiene una distribución uniforme de la masa en todos sus puntos la densidad alrededor de un punto puede diferir de la densidad media. Si se considera en una sucesión pequeños volúmenes decrecientes (convergiendo hacia un volumen muy pequeño) y estén centrados alrededor de un punto, siendo la masa contenida en cada uno de los volúmenes anteriores, la densidad en el punto común a todos esos volúmenes:

PRESIÓN ATMOSFÉRICA

Esta es la fuerza que el aire ejerce sobre la atmósfera, en cualquiera de sus puntos. Esta fuerza no sólo existe en el planeta Tierra, sino que en otros planetas y satélites también se presenta. El valor promedio de dicha presión terrestre es de 1013.15 Hectopascales o milibares sobre el nivel del mar y se mide con un instrumento denominado barómetro.

Lo que ocurre con la presión atmosférica es que cuando el aire está a baja temperatura, desciende aumentando así la presión. En estos casos se da un estado de estabilidad conocido como anticiclón térmico. En caso de que el aire se encuentre a altas temperaturas sube, bajando la presión. Esto causa inestabilidad, que provoca ciclones o borrascas térmicas.

PRESIÓN MANOMÉTRICA

Esta presión es la que ejerce un medio distinto al de la presión atmosférica. Representa la diferencia entre la presión real o absoluta y la presión atmosférica. La presión manométrica sólo se aplica cuando la presión es superior a la atmosférica. Cuando esta cantidad es negativa se la conoce bajo el nombre de presión negativa. La presión manométrica se mide con un manómetro.

PRESIÓN ABSOLUTA

Esta equivale a la sumatoria de la presión manométrica y la atmosférica. La presión absoluta es, por lo tanto superior a la atmosférica, en caso de que sea menor, se habla de depresión. Ésta se mide en relación al vacío total o al 0 absoluto.

PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

Matemático griego, cuenta cómo inventó un método para determinar el volumen de un objeto con una forma irregular. De acuerdo a Vitruvio, arquitecto de la antigua roma, una nueva corona con forma de corona triunfal había sido fabricada para Hieron II, tirano gobernador de Siracusa, el cual le pidió a Arquímedes determinar si la corona estaba hecha de oro sólido o si un orfebre deshonesto le había agregado plata. Arquímedes tenía que resolver el problema sin dañar la corona, así que no podía fundirla y convertirla en un cuerpo regular para calcular su densidad.

Mientras tomaba un baño, notó que el nivel de agua subía en la tina cuando entraba, y así se dio cuenta de que ese efecto podría usarse para determinar el volumen de la corona. Debido a que la compresión del agua sería despreciable, la corona, al ser sumergida, desplazaría una cantidad de agua igual a su propio volumen. Al dividir la masa de la corona por el volumen de agua desplazada, se podría obtener la densidad de la corona. La densidad de la corona sería menor si otros metales más baratos y menos densos le hubieran sido añadidos.

La historia de la corona dorada no aparece en los trabajos conocidos de Arquímedes, pero en su tratado Sobre los cuerpos flotantes él da el principio de hidrostática conocido como el principio de Arquímedes. Este plantea que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del volumen de fluido desalojado es decir dos cuerpos que se sumergen en una superficie (ejemplo: agua), y el más denso o el que tenga compuestos más pesados se sumerge más rápido, es decir, tarda menos tiempo, aunque es igual la distancia por la cantidad de volumen que tenga cada cuerpo sumergido.

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

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