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Introducción Si ponemos un objeto en líquidos distintos este puede flotar o hundirse según sea la densidad de los líquidos utilizados. Todos hemos observado este fenómeno cuando nos damos un baño en el mar o en la piscina. No se flota igual a pesar de que el líquido es agua en los dos, pero, ¿es sólo agua? En el proceso de esta práctica se han aplicado y aprendido las condiciones básicas del principio de flotación de Arquímedes. El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza hacia arriba igual al peso del fluido desplazado por dicho cuerpo. Esto explica por qué flota un barco muy cargado; su peso total es exactamente igual al peso del agua que desplaza, y esa agua desplazada ejerce la fuerza hacia arriba que mantiene el barco a flote. El principio de Arquímedes permite determinar también la densidad de un objeto cuya forma es tan irregular que su volumen no puede medirse directamente. Si el objeto se pesa primero en aire y luego en agua, la diferencia de peso será igual al peso del volumen de agua desplazado, y este volumen es igual al volumen del objeto, si éste está totalmente sumergido. Así puede determinarse fácilmente la densidad del objeto (masa dividida por volumen). Si se requiere una precisión muy elevada, también hay que tener en cuenta el peso del aire desplazado para obtener el volumen y la densidad correctos. Con los conceptos descritos anteriormente y aplicados en este laboratorio se ha analizado el comportamiento de los cuerpos y su flotación, permitiéndonos comprobar el principio de Arquímedes y posteriormente estos procedimientos podrán ser aplicados en nuestra vida profesional.

Resume

El experimento del huevo que flota nos ayudara a comprender un principio físico muy importante, la densidad, el experimento del huevo flotante nos permitirá observar como los objetos (en este caso un huevo) se hunden más en agua dulce y flotan mejor en el agua salada. En este trabajo queremos representar como puede ser de menor densidad un huevo introducido en agua con sal.

Objetivos  Observar que la flotación de un cuerpo depende de su densidad.  Demostrar mediante un experimento sencillo que los cuerpos con mayor densidad se hunden y viceversa. Demostrar cómo afecta la presión.  Verificar el principio de Arquímedes.  Interpretar información sobre densidad, para comprender las propiedades físicas de un objeto.  Identificar la flotabilidad de los objetos e determinar aquellos parámetros que influyen en ello.

Principio de Arquímedes

THINSKTOCK / DORLING KINDERSLEY RF

Este sencillo experimento nos pone frente al desarrollo del principio de Arquímedes, el cual señala: “Todo cuerpo sumergido en un fluido (líquido o gas), experimenta una fuerza (empuje) vertical y hacia arriba igual al peso del fluido desalojado” En pocas palabras, y aplicando a nuestra experiencia, podemos afirmar que sobre un cuerpo actúan dos fuerzas: su peso y el empuje (que ya detallamos en el experimento). Si el peso del cuerpo es mayor que el empuje se hundirá, si el peso del agua es mayor el cuerpo va a flotar y si los pesos son equivalentes el cuerpo quedará entre las dos aguas. Además, el empuje de un cuerpo es condicionado por tres factores: la densidad del líquido, el volumen del cuerpo sumergido y la fuerza de gravedad. La flotabilidad es la capacidad de un cuerpo para sostenerse dentro de un fluido. Este flota cuando la fuerza resultante de la presión ejercida en la parte inferior del cuerpo es superior a la fuerza resultante de su peso más la presión ejercida en la parte superior. El cuerpo sube hasta que ambas resultantes son iguales. Por ello los cuerpos que flotan no salen volando. En ocasiones la presión ejercida en la parte inferior es sólo debida al líquido en el que el cuerpo está inmerso. En cambio, la ejercida en la parte superior suele ser una parte debida al líquido que tiene parcialmente por encima y otra debida a la presión atmosférica, como es el caso de un iceberg, por ejemplo. La causa de la flotabilidad no es la densidad del cuerpo. La causa de la flotabilidad no es el agua desplazada. La causa de la flotabilidad es simplemente un balance de fuerzas (peso (gravedad) y presión ejercida por los fluidos que rodean al cuerpo).

En este experimento se está estudiando el papel que desempeña la densidad ¿Cuál es el significado de esta? La salinidad que tiene el mar muerto es tan elevada que su agua es más densa que la de nuestros organismos es por esto que en esas aguas no nos podremos ahogar por sumergirnos en el mar muerto siempre estaremos flotando. La cantidad de sal que tienen el agua la hace más densa por eso flota mucho más fácil. A la elevada cantidad de sal que contiene, al ser un agua más densa que la que tenemos en nuestros cuerpos, flotamos. Finalmente, la razón por la cual se flota sin ninguna ayuda es la alta densidad de sus aguas lo que hace que por un principio hidrostático que emana de una relación entre peso, volumen desplazado y empuje, podamos nadar en el sin esfuerzo. En el agua pesas menos porque tu cuerpo experimenta el empuje y pierde “aparentemente” peso. Los botes navegan altos en las aguas densas porque Tienen que desplazar menos agua para flotar. El agua salada es más densa que El agua dulce, y el agua de mar fría es la más densa de todas. El empuje que sufre un cuerpo en un líquido equivalente depende de 3 factores: la densidad del líquido en que está sumergido, el volumen del cuerpo que se encuentra sumergido y la gravedad. Cuando la sal se disuelve en el agua la densidad de este aumenta lo que hace que el empuje que sufre el cuerpo sea mayor y supere el peso del objeto por lo que este flota. De esta forma, se explica que sea más fácil flotar en el agua del mar que en el agua de ríos y piscinas porque el agua de mar tiene sal y otras sustancias disueltas en ellas que la hacen densa que el agua potable. Sobre el huevo actúan 2 fuerzas, su peso (la fuerza con que lo atrae la tierra) y el empuje (la fuerza que hace hacia arriba el agua). Un claro ejemplo son los barcos ¿Por qué estos flotan en el mar? Se debe a varios factores pero sin lugar a dudas la gran cantidad de sal en el océano contribuye a que esto sea posible.

Materiales y equipo 3 vasos grandes Un huevo Agua Sal

Procedimiento experimental 1. Llena un vaso o tazón con 1 taza de agua y con cuidado pon un huevo en el agua. Observa si el huevo flota o se hunde (debería hundirse). En tu bitácora, anota la ubicación del huevo en el fondo del vaso como "0", pues es el punto de partida del experimento.

2. Mide una cucharadita de sal y ponla en el vaso con agua. Gentilmente revuelve la sal para disolverla y espera a que el agua y el huevo se asienten. Observa si el huevo sube. Registra este paso en la bitácora junto con cualquier observación que hayas hecho detalla cómo incrementar la concentración (agregar más sal) tiene un efecto directo en incrementar la densidad, lo que causa que el huevo flote.

3. En el tercer vaso ponga el huevo, añada agua hasta que lo cubra y un poco más. Agregue agua con sal, hasta que consiga que el huevo quede entre dos aguas (ni flota ni se hunde). Si añade agua, observará que se hunde. Si agrega un poco de agua salada, lo verá flotar de nuevo.

¿Que tiene la sal que consigue que el huevo flote en el agua? Ya vimos que si ponemos el huevo en un vaso sólo con agua se va al fondo, pero a medida que empezamos a echar la sal la densidad del agua cambia. El que un objeto flote o se hunda en un líquido depende de la relación entre las densidades del objeto y del líquido. La densidad de una sustancia se obtiene dividiendo su masa entre su volumen. El volumen es el espacio que ocupa y la masa se mide fácilmente con un peso o una balanza. Si dividimos la masa entre el volumen se obtiene la densidad. La densidad es la relación que existe entre la masa y el volumen, es decir, que si aumentamos la masa por unidad de volumen la densidad va a aumentar. Sabemos que “la materia y la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma”. Siguiendo este principio, la sal al diluirse en el agua, no pierde nada de su masa, sino que la aporta a la masa del agua.

HOJA DE DATOS HOJA DE DATOS Experimento: Materiales :

¿Flota o se hunde? 3 vasos grandes ,Un huevo, Agua, Sal

Vaso solo con agua Vaso con agua salada

El huevo se hunde hasta el fondo El huevo flota hasta la superficie

Vaso mitad agua normal , mitad agua salada

El huevo él no se hunde, ni flota queda suspendido en medio del agua

Observaciones

¿Qué sucedió? 1. Todo objeto que se sumerge desaloja un volumen igual de agua. El huevo pesa más que el agua que desaloja; por lo tanto, se hunde. 2. La solución de sal es tan densa que el huevo es más liviano que la salmuera desaloja, por eso flota. 3. La solución de sal tiene tal concentración que la cantidad de salmuera desalojada pesa exactamente igual que el huevo.

Procesamiento de datos experimentales Hemos concluido el experimento del huevo que flota. Como ya te habrás dado cuenta, el huevo que colocaste en el agua con sal flota, mientras que el huevo que colocaste en el agua sin sal se hundió. Esto ocurre porque al agregar sal al agua, el agua se vuelve más densa, y esto permite al huevo flotar, pero ¿qué es la densidad? Podríamos decir que la densidad corresponde a la cantidad de masa que tiene un cuerpo respecto a su volumen, en este experimento, el agua sin sal tiene una determinada masa para cierto volumen, pero al agregarle sal, la sal se disuelve en el agua, al disolverse se descompone en iones y estos iones se unen a las moléculas de agua, agregándoles más masa. En resumen el volumen del agua salada versus el agua sin sal se mantiene, pero la sal le agrega masa al agua, por lo cual el agua salada aumenta su densidad respecto al agua sin sal. Lo que sucede en el experimento del huevo que flota es que la densidad del agua sin sal es menor que la del huevo, pero la densidad del huevo es menor que la densidad del agua con sal, siempre los objetos más densos se van al fondo y los objetos con menor densidad flotan, esta ley aplica

para todo, por ejemplo, el aire es menos denso que la arena, por eso la arena está en el suelo y el aire flota. El empuje que sufre un cuerpo en un líquido, depende de tres factores:  La densidad del líquido  El volumen del cuerpo que se encuentra sumergido  La gravedad Al añadir sal al agua, conseguimos un líquido más denso que el agua pura, lo que hace que el empuje que sufre el huevo sea mayor y supere el peso del huevo: el huevo flota. Así también se puede explicar el hecho de que sea más fácil flotar en el agua del mar que en el agua de ríos y piscinas.

Análisis y discusión La explicación de este fenómeno es simple: ¡la DENSIDAD! En el experimento del Huevo en Agua Salada pudiste comprobar que el huevo colocado en agua salada flotó y el que estaba en agua del grifo no lo hizo. Debido a que el agua salada es más densa que el agua dulce, el huevo no se hunde como normalmente lo haría. ¿Por qué sucede esto? Discutamos primero la definición de densidad y por qué los objetos se hunden. La densidad se refiere a la cantidad de materia contenida en un espacio o volumen determinado. Cuando hay más cantidad de materia en un determinado espacio o volumen, el objeto es considerado más denso y al mismo tiempo más pesado. Sin embargo, esto no significa que la densidad y el peso sean lo mismo ni que se puedan utilizar indistintamente. El peso se refiere a la fuerza vertical ejercida por una masa de objeto cuando es sometida a la gravedad. A diferencia de la densidad, el peso depende de la cantidad de gravedad en un lugar determinado. Para explicarlo mejor, tomemos un huevo como ejemplo. La densidad del

huevo sigue siendo la misma, independientemente de donde lo lleves, sea cual sea la cantidad de gravedad de ese lugar. Sin embargo, si llevas el mismo huevo al espacio, donde no hay gravedad, ¡pierde su peso! Pero su densidad sigue siendo la misma. Esa es la diferencia entre la densidad y el peso: la gravedad.

Conclusiones  Sobre el huevo actúan dos fuerzas, su peso (la fuerza con que lo atrae la Tierra) y el empuje (la fuerza que hace hacia arriba el agua).  Cualquier sustancia más densa que el agua se hundirá porque el peso es mayor que el empuje. Si el empuje es mayor que el peso, en este caso, flotará y si son iguales, queda entre dos aguas.  Esto explica, el principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que: Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja. Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes.

Bibliografía www.fisicanet.com.ar www.profesorenlinea.cl www.educatube.es www.sc.ehu.es