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• Jazmin Madeleine Torres Napán

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LABORATORIO DE FISICA II

FIEE-UNMSM

Universidad Nacional

MAYOR

DE

-UNIVERSIDAD

DEL

SAN MARCOS

PERÚ, DECANA DE AMERICA-

FIEE-UNMSM CURSO

DOCENTE

TEMA

: Laboratorio de Física II

: Carlos Reyes

: “Densidad de sólidos y líquidos”

INTEGRANTES DE GRUPO: Barja Ninanya, Miguel Ángel Fabian Larianco, Johon Rayder García Chaparin, Lucy Milagros Torres Napán, Jazmín Madeleine

CODIGO 13190143 13190126 13190055 13190062

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LABORATORIO DE FISICA II

FIEE-UNMSM

DENSIDAD DE SOLIDOS Y LIQUIDOS INTRODUCCION El presente informe tiene como objetivo analizar y entender la densidad de sólidos y líquidos y para ello usaremos una herramienta muy útil que es el principio de Arquímedes y con esto podremos entender la relación existente entre la densidad de solidos líquidos. En física y química, la densidad (símbolo ρ) es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen de una sustancia. Es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. Para las siguientes experiencias densidad de cualquier cuerpo.

tendremos dos métodos para hallar la

El método directo es un modo de hallar la densidad, para ello utilizaremos algunos instrumentos que nos ayude a recoger datos y ciertas formulas, para esto se requerirá de concentración y precisión a la hora de pesar, medir y hacer los cálculos porque un error alteraría el resultado. El método de Arquímedes, se basa en el principio de Arquímedes, un principio muy valioso que tiene su explicación o justificación en un evento muy cotidiano. 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. Para estas experiencias, veremos como a partir de una densidad conocida podemos hallar el valor de otra densidad y como se comporta un cuerpo solido cuando se encuentre sumergido en agua, en alcohol y en ron, tendrán los mismos resultados o variaran; eso se verá a continuación.

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m1 (kg) cobre 1

51.00* 10

2

51.05* 10

3

51.04* 10

m´ k

51.03* 10

Δm

0.05* 10

m2 (kg) aluminio

−3

69.03* 10

−3

69.02* 10

−3

69.03* 10

−3

69.027* 10

−3

m3 (kg) estaño

−3

62.35* 10

−3

62.35* 10

−3

62.30* 10

−3

−3

0.05 10

−3

−3

−3

−3

62.33* 10

−3

0.05* 10

k

PROCEDIMIENTO MONTAJE 1 – MÉTODO DIRECTO 1. Para este experimento utilizamos 3 cilindros de diferente materiales: Cobre, aluminio, estaño. Usando la balanza de tres barras determinamos la masa de cada uno de los 3 cilindros. Repetimos esta operación 3 veces. Anotamos los datos en la Tabla 1 y sus errores correspondientes. Tabla 1

2. Usando el calibrador pie de rey, medimos las dimensiones del cilindro (altura y diámetro) y evaluamos su volumen. Realizamos estas operaciones 3 veces y anotamos los datos en la Tabla 2, con sus errores correspondientes. Tabla 2 V1 (m3)

V2 (m3)

V3 (m3)

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1

h1 (m) 1.834*

10−2

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d1 (m) 2.020* −2

10Δm (kg) m±

h2 (m) 8.600*

d2 (m) 1.912*

h3 (m) 2.536*

10−2

V’ ±10 ΔV’ (m3)

−2

d3 (m) 2.014*

10−2 ρ ± Δρ (kg/m 10−23)

2

1.830* 2.022* 8.600* 1.912* 2.528* 2.010 * −3 −6 −2 −2 −2 −2 −2 CILINDR 10 ±0.15* 10 8696.0226±222.45 10 51.03* 1010 ±0.05* 10 5.8682* 10 10−2 O1 −3 −6 3 1.824* 2.020* 8.608* 1.916* 2.534* 2.020* 10 10 −2

10

−2

10

−2

CILINDR 69.027* 10 O 2 1.8293* 2.021* ´x −2

10 CILINDR h /d O3 Δh / Δd

−3

−3 −2 *1010

10

−2

±0.05 8.603*

1.913* −6 10−2 10

−2

10

−3

−6

0.9051 62.33* 10 ±0.05* 1.0141 −3

4.4971 8.0751* 10 1.0067 −6

10

−2

−2

10 −6 10 10 2791.5751±51.97 24.7269* 10 ±0.46*

10

2.533* −2

10 ±0.16*

2.0147* −2

10

7718.7898±153.07 1.2573 0.9954

3. Determinamos la densidad del cilindro a partir de los datos de la Tabla 1 y Tabla 2, se apuntó estos resultados en la Tabla 3.

Tabla 3

4. Determinamos las densidades de los líquidos con el densímetro del aula y anotamos los datos en la Tabla 4. Tabla 4 Densidad (Agua)

997,13(Kg/

m3 ) Densidad (Alcohol)

878.49(Kg/ m

3

Densidad (Ron de quemar)

960.59(Kg/ m

3

) ) Página | 4

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MONTAJE 2 – MÉTODO DE ARQUIMIDES

1 2 3

W´ i / W´ ' i

CILINDRO 1 W1 (N) W’1 (N) 0.5001 0.42445 0.4998 0.42934 0.5017 0.42543 1.004

ΔWi/Δ W’i

Cilindro 1 Cilindro 2 Cilindro 3

CILINDRO 2 W2 (N) W’2 (N) 0.6764 0.4009 0.6786 0.3892 0.6772 0.3960 1.004

1.805

´ W

± ∆W (N)

0.5005±0.0420 0.6774±0.0019 0.6103±0.0007

0.510 ´ W ' ± ∆W '

CILINDRO 3 W3 (N) W’3 (N) 0.6105 0.4890 0.6106 0.4885 0.6100 0.4890 1.038 2.104 ´ρ ± ∆ρ

(N)

(kg/m3)

0.4264±0.0669 0.3953±0.0102 0.4888±0.0007

8696.0226±222.45 2791.5751±51.97 7718.7898±153.07

1. Para este experimento utilizamos los 3 cilindros ya mencionados y una probeta graduada. Usando la balanza de tres barras determinamos el peso aparente de cada cilindro sumergido en el agua. 2. Colocamos suficiente agua en la probeta graduada. 3. Pesamos la probeta con agua y anotamos su peso, luego introducimos cada cilindro (uno a la vez) hasta que quede sumergido en el agua, apuntamos el peso de todo el sistema, luego restamos las dos pesos encontrados para así tener el peso aparente del cilindro sumergido en el agua. Repetimos el anterior experimento 3 veces y apuntamos los resultados en la Tabla 5. Tabla 5

Con la tabla 5 podemos completar la tabla 6 Tabla 6

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´ W

Cilindro 1 EVALUACION

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´ W

± ∆W (N)

0.5005±0.0420

' ± ∆W '

´ρ ± ∆ρ

(N)

(kg/m3)

0.4264±0.0669

8696.0226±222.45

1. A partir del valor de la densidad del cilindro obtenido en la tabla 5, y aplicando la ecuación (5), halle el valor de la densidad del líquido. Complete a tabla 6. Y calcular el error porcentual respecto a su densidad teórica Nombre del líquido analizado : Agua

Tabla 7

ρc =

W ∗ρ W −W ' l

……ecuación (5)

Con la ecuación (5) se puede hallar experimentalmente la densidad del agua (

ρl ) con los datos de la tabla 6. ρl=¿ 1287.46(Kg/ m3 )

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ρteorica =1000( Kg/m3)

ρexperimental =1287.46

E=

Kg m3

( )

1287.46−1000 ∗100 =28.75 1000

2. Con la densidad del líquido obtenida con los densímetro. Calcular la densidad del cilindro utilizado por el método de Arquímedes. Cilindro utilizado: Cilindro de cobre Liquido utilizado: Agua

ρc =

0.5005 ∗997,13 0.5005−0.4264

ρc =6735

(Kg/ m

3

)

3. Busque en tablas de densidades estándar los valores para los cilindros y los líquidos trabajados en clase, compare los valores obtenidos por los otros grupos y calcule el error porcentual para el método clásico hallado en la tabla 2. Para calcular el error porcentual usaremos la siguiente formula:

E=

ρteorica− ρexperimental ∗100 ρteorica Tabla 8

Densidad Teórica

Densidad Experimental

Error porcentual (%) Página | 7

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(Kg/ m Cobre Aluminio Estaño

3

(Kg/ m

)

8910 2700 7365

3

) 2.40 3.39 4.80

8696.0226 2791.5751 7718.7898

4. Calcule el error porcentual para las densidades halladas por el método de Arquímedes. Para hallar la densidad de los cilindros por el método de Arquímedes utilizaremos la siguiente formula:

ρc =

W ∗ρ W −W ' l

Además se tiene la densidad experimental del agua de la Tabla 4. Densidad (Agua)

997,13(Kg/

m3 ) Tabla 9

Densidad Teórica (Kg/ m Cobre Aluminio Estaño

Densidad Experimental 3

8910 2700 7365

)

(Kg/ m

3

6735.0008 2394.3844 5008.6291

)

Error porcentual (%) 24.41 11.31 31.99

5. Enuncie y describa tres métodos para el cálculo de densidad de los líquidos. Otros métodos para el cálculo de la densidad de líquidos son:

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El método del picnómetro, nos permite calcular la gravedad específica de los líquidos y mediante una fórmula que relaciona la densidad de la muestra con la del agua, se puede determinar la densidad del líquido. Otra forma de calcular la densidad es mediante el densímetro que es tubo de vidrio o de metal graduado. Se basa en el principio hidrostático de Arquímedes. Y los métodos que hemos estudiado, en el experimento: El método directo y el método de Arquímedes. 6. Hacer el experimento en casa. Un cubo de hielo que flota en un vaso con agua. Cuando el cubo se funde, se elevará el nivel del agua? . Explicar por qué. No. Según el principio de Arquímedes, el nivel de agua cuando se coloque el cubito aumentará de modo que el peso del volumen de agua ascendido sea igual al peso del cubito. Cuando el cubito se haya derretido su peso será el mismo que antes de derretir de modo que no habrá variación en el nivel de agua.

7. Siempre es más fácil flotar en el mar que en una piscina común. Explique por qué. El agua de mar posee otras sustancias que la vuelven más densa que el agua común como el de las piscinas, por el principio de Arquímedes el empuje que ejerce un cierto liquido depende directamente con a densidad de este por lo que a mayor densidad tenga el líquido mayor empuje tendrá, y es por esto que se puede flotar con mayor facilidad en el agua de mar puesto que la flotación es producida por el empuje hidrostático del líquido. CONCLUSIONES 



La importancia de este experimento es el entendimiento del principio de Arquímedes y su aplicación, como hemos visto usando este principio se pudo calcular la densidad de diferentes sólidos y de diferentes líquidos. En el entendimiento del principio de Arquímedes se pudo apreciar la relación existente entre el peso, el empuje, la densidad y el volumen.

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Se pudo probar experimentalmente que el empuje hidrostático es una fuerza que no depende del cuero o material sino que depende de la densidad del líquido y del volumen del cuerpo sumergido.

RECOMENDACIONES 

 

Para tener mayor confianza en los datos obtenidos es necesario calibrar lo mejor posible los instrumentos de medición y hacer las mediciones lo más cuidadoso posible para así evitar los errores sistemáticos. Al momento de sumergir el cuerpo en el líquido hay que evitar que el cuerpo toque o rose las paredes del recipiente que contiene al agua. Para el uso de más de un líquido distinto es recomendable no utilizar el mismo recipiente, porque aun así hayamos vaciado el líquido del recipiente, quedan pequeñas partículas del líquido anterior y estos podrían moficar la densidad del liquido que se vaya a llenar en el recipiente ya usado antes.

BIBLIOGRAFIA

   

Serway. Física. Editorial McGraw-Hill (1992). (pág.) Física universitaria, Sears zemansky (pág.) Manual de laboratorio de física 1- 2010. / Apéndice 1. Manual de laboratorio de física 2 – 2010. / págs. 15

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