Laboratorio De Fisica Hidraulica

LABORATORIO

“PRENSA HIDRAULICA”

FISICA II

CAMILO ANDRES CAICEDO MUÑOZ

ANDRES MAURICIO CARRANZA BAEZ

GONZALEZ GORDILLO MARIA PAULA

HECTOR BENJAMIN MAYORGA DIAZ

UNIVERSIDAD DEL TOLIMA

FACULTAD DE INGENIERIA FORESTAL

PROGRAMA DE INGENIERIA FORESTAL

IBAGUE

2014

OBJETIVOS

• Calcular la densidad de líquidos más o menos densos que el agua, por el método del picnómetro.

• Determinar la densidad de sólidos más o menos densos que el agua, por el método del densímetro.

• Determinar la densidad de sólidos más o menos densos que el agua, por el método de la probeta y determinar el empuje respectivo.

MARCO TEORICO

Densidad

La densidad es una medida utilizada por la física y la química para determinar la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. La ciencia establece dos tipos de densidades. La densidad absoluta o real que mide la masa por unidad de volumen, y es la que generalmente se entiende por densidad. Se calcula con la siguiente formula: Densidad = masa / volumen.

Por otro lado, también existe la densidad relativa o gravedad específica que compara la densidad de una sustancia con la del agua; está definida como el peso unitario del material dividido por el peso unitario del agua destilada a 4ºC. Se calcula con la siguiente fórmula: Densidad relativa = densidad de la sustancia / densidad del agua. A la hora de calcular una densidad, se da por hecho que es la densidad absoluta o real, la densidad relativa sólo se utiliza cuando se pide expresamente.

La fórmula de la densidad, masa / volumen, se puede aplicar para cualquier sustancia, no obstante ésta debe ser homogénea. Pues en sustancias heterogéneas la densidad va a ser distinta en diferentes partes. En el caso de que se presente este problema lo que se debe hacer es sacar la densidad de las distintas partes y a partir de las cifras obtenidas extraer el promedio.

La densidad de una sustancia puede variar si se cambia la presión o la temperatura. En el caso de que la presión aumente, la densidad del material también lo hace; por el contrario, en el caso de que la temperatura aumente, la densidad baja. Sin embargo para ambas variaciones, presión y temperatura, existen excepciones, por ejemplo para sólidos y líquidos el efecto de la temperatura y la presión no es importante, a diferencia de los gases que se ve fuertemente afectada.

Existe un instrumento llamado densímetro o hidrómetro que determina la densidad relativa de los líquidos. Consiste en un cilindro y un bulbo (pesado para que flote) de vidrio que en su interior contiene una escala de gramos por centímetro cúbico. Se vierte el líquido en la parte de la jarra alta y el hidrómetro baja hasta que flote libremente, y en la escala se puede ver qué densidad presenta la sustancia en cuestión. Existen varios tipos de densímetros específicos para distintos líquidos: alcoholímetro (alcohol), lactómetro (leche), sacarómetro (melaza), salímetro (sales), entre otros.

En cuanto a las medidas de la densidad son variadas. La utilizada por el Sistema Internacional es kilogramo por metro. También se puede utilizar gramo por centímetro cúbico, gramo por galón, gramo por pie cúbico o libra por pie cúbico.

Ley o principio de Arquímedes

El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.

La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes como se indica en las figuras.

1. El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido.

2. La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones.

Porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido.

Consideremos, en primer lugar, las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto de fluido. La fuerza que ejerce la presión del fluido sobre la superficie de separación es igual a P•dS, donde p solamente depende de la profundidad y dS es un elemento de superficie.

Puesto que la porción de fluido se encuentra en equilibrio, la resultante de las fuerzas debidas a la presión se debe anular con el peso de dicha porción de fluido. A esta resultante la denominamos empuje y su punto de aplicación es el centro de masa de la porción de fluido, denominado centro de empuje.

De este modo, para una porción de fluido en equilibrio con el resto, se cumple

Empuje=peso=rf•gV

De este modo se genera un empuje hidrostático sobre el cuerpo que actúa siempre hacia arriba a través del centro de gravedad del fluido desplazado.

Donde Δρ es la diferencia de densidades ( ); V el volumen del objeto; y g la aceleración de la gravedad.

Otra forma de demostrar el principio de Arquímedes es utilizando la relación Fuerza = Presión x Área

Donde es la presión aplicada sobre la cara inferior del cuerpo, es la presión aplicada sobre la cara superior y A es el área proyectada del cuerpo.

Ecuación general de la Hidrostática

El peso del volumen de líquido desplazado por el cuerpo, el cual es igual al empuje, se calcula multiplicando el peso específico del líquido por el volumen del cuerpo sumergido, siendo este último igual al volumen de agua desplazado.

El empuje, es decir la fuerza que ejerce vertical y ascendentemente el líquido sobre un cuerpo cuando éste se halla sumergido, resulta ser también la diferencia entre el peso que tiene el cuerpo suspendido en el aire y el peso que tiene el mismo cuando se lo introduce en un líquido (a éste último se lo conoce como peso "aparente" del cuerpo pues su peso en el líquido disminuye "aparentemente" pero en realidad no es así porque la fuerza que ejerce la Tierra sobre el cuerpo y el instrumento de medición, por ejemplo, un dinamómetro, son los mismos).

Todo cuerpo que aplique al principio de Arquímedes pesará siempre menos que antes de aplicar.

Ley o principio de Pascal

Es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623–1662) que se resume en la frase: “la presión ejercida por un fluido incompresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables, se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido”.

El principio

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