PRINCIPIO DE ARQUIMEDESI. OBJETIVOS

Comprobar experimentalmente lateoraadquirida enclasesobre el principio de Arqumedes. Determinar el volumen de algunos cuerpos slidos por dosmtodos( por calibrador pie de rey y por volumen desplazado en un recipiente) y tambin poder determinar su densidad. Determinar la diferencia entre los pesos y las fuerzas de empuje que ejercen los lquidos sobre los cuerpos slidos sumergidos y al aire.

II. MARCO TEORICOPRINCIPIO DE ARQUIMEDESLey fsica que establece que cuando un objeto se sumerge total o parcialmente en un lquido, ste experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del lquido desalojado. La mayora de las veces se aplica al comportamiento de los objetos en agua, y explica por qu los objetos flotan y se hunden y por qu parecen ser ms ligeros en este medio.El concepto clave de este principio es el `empuje', que es la fuerza que acta hacia arriba reduciendo el peso aparente del objeto cuando este se encuentra en el agua.Por ejemplo, si un bloque metlico que posee un volumen de 100 cm3 se hunde en agua, desplazar un volumen similar de agua cuyo peso aproximado es 1 N. Por tanto, el bloque pqrecera que pesa 1N menos.Un objeto flota si su densidad media es menor que la densidad del agua. Si ste se sumerge por completo, el peso del agua que desplaza (y, por tanto, el empuje) es mayor que su propio peso, y el objeto es impulsado hacia arriba y hacia fuera del agua hasta que el peso del agua desplazada por la parte sumergida sea exactamente igual al peso del objeto flotante. As, un bloque de madera cuya densidad sea 1/6 de la del agua, flotar con 1/6 de su volumen sumergido dentro del agua, ya que en este punto el peso del fluido desplazado es igual al peso del bloque.

W = W EW: peso del cuerpo aparente (sumergido)W: peso del cuerpo (total).E: empuje.

III. DISEO

Fig.1 experimento realizado en el laboratorio

IV. EQUIPOS Y MATERIALES

Fig.2 calibrador Fig.3 masa requerida

Fig.4 balanza Fig.5 masa de lquido requerida

V. VARIABLES INDEPENDIENTES

La masa m y la densidad del lquido D

VI. VARIABLES DEPENDIENTES

el volumen del cuerpo, La densidad del cuerpo, y el peso aparente.

VII. RANGO DE TRABAJO

Para la balanza: Mnima medida 1 g. La regla con una precisin de 1mm.

VIII. PROCEDIMIENTO

Pesar el vaso con el liquido , usar la opcin tare para guardar el peso y comenzar de 0 ; y asi poder realizar la medicin al sumergir la masa a usar , tomar los datos y hacer los clculos.

IX. ANALISIS DE RESULTADOS

Mediciones Directas:mV =285g Masa del vaso.mC =175g Masa del cuerpo.mL =652g Masa del lquido. = 4.5cm ..Dimetro del cuerpo.

TABLA NX(cm)Ma(gr)

11664

22676

33686

44698

55710

66721

77731

88742

99754

1010764

X: distancia del cuerpo sumergidoMa: Masa aparente(del cuerpo sumergido)

De la teora sobre el principio de Arqumedes:

Por mnimos cuadrados:

Ya que para hallar la ecuacin experimental usamos X en metros y Ma en kg, nos disponemos a hallar la densidad del lquido:

X. CUESTIONARIO

1. En forma detallada, demuestra que cuando un cuerpo est totalmente sumergido en un fluido, la ecuacin se cumple:

Sabemos que c = :

c = l

2. Nombra las posibles fuentes de error en tu experimento. Error al medir el dimetro del cuerpo. Al medir la distancia que se sumerge Parte del cuerpo.3. Indudablemente los resultados experimentales contiene errores de medicin. Con el tipo de bonanza utilizado para pensar, Cul se es el mximo error probable, si hace un trabajo cuidadoso? cul ser el mximo error probable en la medicin del volumen? Y en la determinacin de la densidad del cuerpo?En este experimento no se pidi hallan el volumen indirectamente asi que no se podra determinar.

4. Cul es la magnitud mxima por la cual cualquiera de los datos est en desacuerdo con las conclusiones hechas en ste experimento? Podra ste desacuerdo ser abarcado por las estimaciones que hizo de los errores probables de medicin?Se debe principalmente a que existen fuentes de error ajenas al experimento.5. Qu tipo de dificultades has encontrado al efectuar el experimento?Al introducir de manera precisa el cuerpo al lquido sin sobrepasarse, mientras se mide el peso en la balanza.

6. Cmo aplicaras el Principio de Arqumedes para determinar la densidad de un lquido?

En este experimento hallamos la densidad del lquido de manera experimental. 7. Un Kg. de fierro y un Kg. de aluminio estn sumergidos en agua y sus pesos aparentes son registrados. Cmo puede comparar estos pesos aparentes (cualitativamente)? ExplicaComo se puede observar de la frmula para hallar el peso aparente se obtiene otra que se encuentra con el cuerpo totalmente sumergido, esta nos ayudara en la labor de comparar los pesos aparentes de los cuerpos. El caso es que al obtener la frmula del peso aparente se obtiene:

Pero de acuerdo con la frmula de la densidad del cuerpo, como la del lquido, est en relacin con la masa como veremos:

Como la masa de los cuerpos es igual, podemos comparar los pesos aparentes de acuerdo con este dato.

8. Un centmetro cbico de aluminio y un centmetro cbico de plomo son pesados en el aire y luego en el agua. cmo puedes comparar sus prdidas de peso? explica. por medio del volumen desplazado del agua.

9. Suponte que pesas un vaso con agua en una balanza de laboratorio. Si ahora introduces un dedo en el agua La lectura de la balanza se modificar?, aumenta o disminuye? Por qu? Si dudas de tu respuesta, comprubalo.

Cuando introducimos el dedo en el recipiente el volumen de ste vara, pero no la masa ya que el peso del dedo est equilibrado con el empuje y la del peso aparente.

10. Qu ventajas tiene el agua como lquido de referencia en la determinacin de la densidad de otras sustancias? Y las desventajas?La ventaja de usar el agua como lquido de referencia es que facilita el clculo de las densidades pero la desventaja es que para cuerpos de gran tamao es necesario usar una gran cantidad de lquido para poder realizar los clculos.

11. Un cuerpo de caras planas queda hundido en el fondo de un recipiente que contiene lquido. Existe empuje sobre el cuerpo hundido? Por qu?Si existe empuje pero en ste caso es no suficiente debido a que el empuje no es mayor que el peso del cuerpo.

12. Piensas que la densidad de un cuerpo, en general, depende de su temperatura? Por qu?La densidad de un cuerpo s depende de la temperatura ya que los cuerpos ante cambios de temperaturas se contraen o dilatan.

13. En una nave csmica que se encuentra en estado de ingravidez, Se cumple el principio de Arqumedes? Explcalo.No se puede aplicar el principio de Arqumedes ya que ste depende tambin de la gravedad.

14. 15. Puede usted pensar en algn modo de utilizar el Principio de Arqumedes para determinar el peso de su cabeza sin tener que quitrsela?Si podra ser posible si idealmente la cabeza lo tuviramos minimamente salida del cuerpo de lo contrario realmente no se podria.

16. Cmo crees que te va a servir sta experiencia en tu vida profesional?

17. Qu aplicaciones prcticas tiene el principio de Arqumedes?

-Los barcos de superficie estn diseados de manera que el metacentro quede siempre por encima del centro de gravedad en caso de que se muevan o desplacen lateralmente.-El submarino en cambio no cambia de volumen pero s de peso, adquiere agua para sumergirse y la expulsa con aire para disminuir su peso y subir.-Aplicado en la construccin de flotadores salvavidas, aprovechando la baja densidad del material del flotador.

18. Cmo tendra que ser modificada la ecuacin 3 si el cuerpo no estuviera completamente sumergido en el fluido?Es necesario solo introducir el volumen, tanto del sumergido como el total, a la formula pero nos optaremos por solo escribirla:

19. Explica cmo debera modificar el procedimiento seguido en este experimento si el objeto de experimentacin fuera menos denso que el fluido.Si fueses menos denso, requerira cambiar la direccin de los vectores de peso aparente, y aunque habr ligeros cambios en las ecuaciones, en esencia seguirn siendo las mismas.

20. Del anlisis de los resultados de esta experiencia. Qu puedes concluir? Podemos obtener la densidad del lquido de manera experimental. A mayor profundidad el valor del empuje que acta sobre el cuerpo sumergido es menor. Gracias al principio de Arqumedes es posible calcular el volumen de los cuerpos irregulares, si necesidad de fundirlos y transformarlos en figuras regulares. Dada las variables recogidas en la prctica pudimos establecer los pesos aparentes, la densidad, las masas aparentes, los volmenes de los cilindros utilizados en el laboratorio. Cuando un cuerpo se sumerge en un fluido cuya densidad es menor, el objeto no sostenido se acelerar hacia arriba y flotar; en el caso contrario, es decir si la densidad del cuerpo sumergido es mayor que la del fluido, ste se acelerar hacia abajo y se hundir.

XI. CONCLUSIONES Podemos obtener la densidad del lquido de manera experimental. A mayor profundidad el valor del empuje que acta sobre el cuerpo sumergido es menor. Gracias al principio de Arqumedes es posible calcular el volumen de los cuerpos irregulares, si necesidad de fundirlos y transformarlos en figuras regulares. Dada las variables recogidas en la prctica pudimos establecer los pesos aparentes, la densidad, las masas aparentes, los volmenes de los cilindros utilizados en el laboratorio. Cuando un cuerpo se sumerge en un fluido cuya densidad es menor, el objeto no sostenido se acelerar hacia arriba y flotar; en el caso contrario, es decir si la densidad del cuerpo sumergido es mayor que la del fluido, ste se acelerar hacia abajo y se hundir.

XII. Bibliografa

http://www2.uah.es/gifa/documentos/IFA/Transparencias_IFA/tema_5_ifa.pdf http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/arquimedes/arquimedes.htm http://lafisicaparatodos.wikispaces.com/Principio+de+Arquimides https://www.google.com.pe/webhp?sourceid=chrome-instant&ion=1&espv=2&ie=UTF-8#q=experimento%20principio%20de%20arquimedes