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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO
FFAACCUULLTTAADD DDEE IINNGGEENNIIEERRIIAA CCIIVVIILL YY AARRQQUUIITTEECCTTUURRAA
EESSCCUUEELLAA PPRROOFFEESSIIOONNAALL DDEE IINNGGEENNIIEERRÍÍAA CCIIVVIILL
INFORME Nº 3
CURSO:
FISICA II
DOCENTE:
LIC. LENIN, SUCA HUALLATA
ESTUDIANTE:
CHAMBI MAMANI, JORGE VIZNEY
CODIGO:
105552
GRUPO:
216
Laboratorio de física II Ingeniería civil
Jorge V. Chambi Mamani Página 2
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
1. OBJETIVOS:
Comprobar experimentalmente el principio de Arquímedes. Determinar
la densidad del liquido (agua y aceite) de manera experimental.
2. APLICACIONES.
Cuando los submarinos llevan aire comprimido en válvulas, esas hacen
que se hunda por que ocupan poco volumen (desplazan poca agua) y su peso es
mayor al de el empuje del agua, en cambio al descomprimir el volumen del aire
este aumenta y su peso es menor siendo ayudado con que el empuje del agua es
mayor al aumentar su volumen.
Y también gracias a este principio funciona la flotación de los barcos ya
que al desplazar agua el empuje del agua es inversa y hace que floten.
En el caso de las embarcaciones y agua de mar, el empuje que experimenta el
casco hacia arriba (fuerza que lo mantiene a flote), es igual al peso del agua
desplazada.
3. MATERIALES NECESARIOS.
Base y soporte
Recipiente, 1000 ml
Cilindro metálico, con
enganche
Regla graduada
Hilo
Sensor de fuerza
Software dataStudio
Gato
Abrazadera, ángulo derecho
Soporte
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4. PROCEDIMIENTOS
4.1.ESQUEMA DEL EXPERIMENTO
El esquema del experimento es como se muestra en la figura (1) y en la
figura (2) se muestra el diagrama de fuerzas que actúan sobre el bloque
sumergido en el liquido (agua o aceite).
N
4.2.DATOS EXPERIMENTALES.
Los datos a considerar en el experimento son los siguientes:
Cilindro:
Valor
Peso del cilindro (N) 0.97
Diámetro(m) 0.0378
Altura(m) 0.073
Radio(m) 0.0189
Área de la base ( ) 1.12
Para poder determinar la densidad del líquido, calcularemos la
tensión en la cuerda y la profundidad a la que es sumergido el cilindro,
estos datos los registraremos en la siguiente tabla:
Nº Tensión (T) Profundidad
(h) Empuje (E)
1 0.83 0.0057 0.14
2 0.72 0.0171 0.25
3 0.57 0.0227 0.40
4 0.46 0.0341 0.51
5 0.18 0.0568 0.79
Esquema de instalación de los
equipos del experimento.
Diagrama de fuerzas del esquema
del experimento.
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Lo que hicimos para hallar la profundidad teniendo en cuenta las
medidas del recipiente q contenía el agua fue lo siguiente:
Datos del recipiente:
También obtuvimos la altura del agua desplazado por el volumen del
cilindro sumergido para los 5 casos.
Caso 1 2 3 4 5
Altura
desplazada 0.001 0.003 0.004 0.006 0.01
Luego haciendo el siguiente operación para todos los casos hallamos la
altura sumergida del cilindro.
Caso 1:
Y así para todos los casos siguientes.
Luego ordenamos todos los resultados en la tabla anterior.
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5. CUESTIONARIO.
DENSIDAD DEL AGUA
1. Realizar una grafica E vs h y realice un análisis de interpretación física de la
grafica.
En la grafica podemos e claramente de que a medida que
aumentamos la profundidad es mayor la fuerza de empuje.
2. Determine la pendiente de la curva de fuerza de empuje frente a la
profundidad mediante el método de los mínimos cuadrados.
Sea:
Ecuación de la recta que más se aproxima a los puntos experimentales.
Luego:
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
pro
fun
did
ad
empuje
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Gráficamente:
De donde la pendiente M es igual a:
3. Calcule la densidad del agua igualando la pendiente con Ag.
Usando la ecuación tenemos:
Además de la grafica:
Luego tenemos:
Despejando:
y = 0.0768x - 0.0048
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
pro
fun
did
ad
empuje
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4. Compare el valor obtenido con el valor comúnmente aceptado de la densidad
del agua. ¿Cuál es el porcentaje de diferencia?
Por regla de tres simple tenemos:
Entonces la diferencia es de: 18.509
5. ¿El aceite vegetal es igual o menos denso que el agua?
Es menos denso porque su densidad es de:
6. Que fuentes de error aparecen en la determinación de la densidad de los
líquidos en el experimento.
errores sistemáticos y errores casuales.
Los errores sistemáticos son aquellos que se repiten en el transcurso de
un experimento. Se pueden distinguir varias fuentes de errores sistemáticos:
Errores de calibración (o errores de cero) de los aparatos de
medidas.
Condiciones experimentales no apropiadas.
Fórmulas o modelos aproximados.
Por definición, una medida es tanto más exacta cuanto menores son los
errores sistemáticos.
Por otro lado, tenemos los errores casuales o aleatorios. Como el
propio nombre indica, no existe una causa predeterminada para este tipo de
errores. Son imposibles de controlar y alteran, tanto en un sentido como en otro
(por exceso o por defecto) el resultado de la medida realizada.
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7. ¿Por qué es tan fácil flotar en el océano? ¿en cuál de estos lugares sentiría un
mayor empuje: una piscina llena de aceite o una piscina llena de almíbar?
Es fácil de flotar por que la densidad del agua del mar es mayor a la
del agua destilada esto por la gran cantidad de sales que están
disueltos en ella esto hace que la fuerza de empuje sea mayor.
En una piscina llena de almíbar ya que su densidad varia entre:
(1.100 -1.400 g/ml) y la del aceite apenas es de 0.920 g/ml.
6. CUNCLUSIONES.
Podemos concluir que los resultados obtenidos son valores aproximados
más no igual que los valores teóricos, esto debido a los pequeños erros en el
laboratorio.
Además si la diferencia fue considerable, en nuestro caso del 18% esto
puede ser porque el agua que utilizamos no es agua destilada ya que el valor
teórico de la densidad del agua está referido al agua destilada.
7. BIBLIOGRAFÍA.
Volkenshtein, problemas de física general, edit. MIR
Frish – Timovera, curso de física general, edit. MIR
E. Wittenbauer, problemas de mecánica general, edit. MIR
Laboratorio de física con ordenador, PASCO scientific, 1998
Robert Reisnick, David hallidayy Kenneth S. Krane, fisica vol. 1, 1993
Serway – Beichner, física para ciencias de ingeniería tomo 1, edit McGraw-
Hhill, 2000.
Marcelo Alonso, Edward J. Finn, física vol I, 1987.