Laboratorio Fisico

LABORATORIO DE FISICA III

FLUIDOS

DIRIGIDODO A:

LUIS H. TAMAYO

OBJETIVOS

 determinar la densidad de distintos sólidos utilizando los datos obtenidos en la práctica por medio del principio de Arquímedes.

INTRODUCCION

El principio de Arquímedes

Es un principio físico que afirma que todo cuerpo sumergido parcial o totalmente en un fluido experimenta una fuerza hacia arriba sobre el cuerpo igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo.

Figura 1.1 Fuerzas que actúan sobre un objeto dentro de un fluido (Fuerza de empuje y peso).

El principio de Arquímedes se formula así:

Donde ρfes la densidad del fluido,

V el volumen del cuerpo sumergido y g la aceleración de la gravedad, así, la fuerza de empuje depende de la densidad del fluido, del volumen del cuerpo y de la gravedad existente en ese lugar.

Fuerza de empuje

Llamamos fuerza de empuje a la fuerza que ejercen los fluidos en los cuerpos que están sumergidos parcial o totalmente en el fluido. Esta fuerza es igual al peso del líquido desalojado.

Cuerpos sumergidos

Sobre un cuerpo sumergido actúan dos fuerzas; su

Peso, que es vertical y hacia abajo y el Empuje que es vertical pero hacia arriba

Si queremos saber si un cuerpo flota es necesario conocer su

peso específico que es igual a su peso dividido por su volumen

.Entonces, se pueden producir tres casos:

1. si el peso es mayor que el empuje ( P > E ), el cuerpo se hunde. Es decir, el peso específico del cuerpo es mayor al del líquido.

2. si el peso es igual que el empuje ( P = E ), el cuerpo no se hunde ni emerge. El peso específico del cuerpo es igual al del líquido.

3. Si el peso es menor que el empuje ( P < E ), el cuerpo flota. El peso específico del cuerpo es menor al del líquido

4.

Densidad

La densidad es una propiedad importante de cualquier material y se define como su masa por unidad de volumen.

La densidad de los cuerpos

Densidad Los cuerpos difieren en su masa y en su volumen. Estas dos características físicas varían de un cuerpo a otro, por lo que si consideramos cuerpos de la misma naturaleza, cuanto mayor es el volumen, mayor es la masa del cuerpo considerado. Sin embargo, existe algo característico del tipo de materia que compone al cuerpo en cuestión y que explica el porqué dos cuerpos de sustancias diferentes que ocupan el mismo volumen no tienen la misma masa o viceversa. Aun cuando para cualquier sustancia la masa y el volumen son directamente proporcionales, la relación de proporcionalidad es diferente para cada sustancia. Es precisamente la constante de proporcionalidad de esa relación la que se conoce por densidad y se representa de esta manera:

m = cte • V

Es decir:

m = • VA

METODOLOGIA

Antes de realizar las prácticas se consultaron las definiciones de densidad, principio de Arquímedes, el principio de pascal y la ecuación de Bernoulli.

Después de tener estos conceptos claros se realizó la guía punto por punto.

• DENSIDAD

En la práctica se obtuvo un tanque con 100L de agua con una densidad de 1kg/L y cinco cubos de diferente material los cuales eran de icopor, madera, hielo, ladrillo, aluminio. Cada uno de estos se sumergió en el tanque donde se le determino el volumen sumergido, el volumen total, el porcentaje del volumen sumergido y la densidad de cada material. Después de hacer esto con caca uno de los cubos se pasó a determinar el volumen sumergido, volumen total, porcentaje del volumen sumergido y la densidad del material cuando todos los cubos tienen la misma masa, el mismo volumen, la misma densidad; se anotó las observaciones de cada uno. Posteriormente se pasó a desplegar los cinco objetos misterio se encontró la densidad de cada uno haciendo uso de la balanza que se encontraba en el simulador.

• PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

Se leyó cuidadosamente las instrucciones dadas en las actividades y se utilizó el applet. Después de esto se observó y se sacaron conclusiones cuando al sumergir un cuerpo con densidad menor a 0.1 y mayor a 1. Se concluyó con respecto al peso y el empuje y se determinó el volumen sumergido y el volumen flotante para cada caso.

También se concluyó cuando el cuerpo tenía una densidad igual a uno, al igual que pasa con respecto al empuje y el peso. Lo mismo se concluyó cuando la densidad era mayor a uno y se observó cual era la posición del cuerpo.

• FLOTACION DE UN BARCO

Para resolver esta práctica se tuvo que leer previamente el principio de Arquímedes y tener claro los conceptos de presión.

Se leyó detenidamente la teoría que aparecía en la página y se pasó a realizar las actividades con applet. Después de haber leído y comprendido se hayo las presiones de aire necesarias para que flotaran tres barcos con distintos pesos.

• ECUACION DE CONTINUIDAD

Se leyó las instrucciones de las actividades y se utilizó el applet propuesto. Se comenzó haciendo cambios en el nivel, la velocidad de propagación del fluido y el radio del tubo izquierdo. Se observó cómo era el comportamiento de la velocidad del fluido cuando se cambia el área. Como también cuando se cambia el nivel, y cuando no cambiaba el nivel ni el área. Se sacaron conclusiones de cada uno de los experimentos.

Al terminar cada paso a paso de la guía. Se describieron las posibles causas de error.

A medida

Material Masa Densidad del material Volumen total Volumen sumergido % volumen sumergido

P.E Expandido 0,75kg 1,15kg/L 5,0L 0,75L 15

Madera 2kg 0,40 kg/L 5,0L 2,0L 40

Hielo 4,60kg 0.92kg/L 5,0L 4,60L 92

Ladrillo 10.0kg 2,00kg/L 5,0L 5,0L 100

Aluminio 13,50kg 2,70 kg/L 5,0L 5,0L 100

Para determinar el porcentaje de volumen sumergido se tuvo en cuenta que un cuerpo que presenta un volumen desconocido al ser sumergido en un fluido el volumen que aumenta al introducir el objeto en fluido será el volumen del cuerpo. Para determinar el porcentaje de volumen sumergido se hizo una relación entre el volumen del cuerpo y el volumen total que para este caso fue 5.00L.

Al

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