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• Camilo Brito

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PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES.

INTEGRANTES: 1 2

NOMBRE Jesús Alberto Peralta Esquea José Nicolás Chamos Castellanos

CÓDIGO 251710043 101710095

GRUPO: H

DOCENTE: EDUARDO MARTÍNEZ

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARIBE

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS

LABORATORIO DE FÍSICA

BARRANQUILLA

2013-01

TABLA DE CONTENIDOS

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Introducción

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Marco teórico

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Objetivos (generales y específicos)

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Descripción de la experiencia

•

Materiales

•

Tabla de resultados

•

Gráficos

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Cálculos

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Observaciones

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Conclusiones

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Respuestas hoja de evaluación

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INTRODUCCIÓN

En el informe que presentamos a continuación mostramos como el principio de Arquímedes nos sirvió para lograr nuestro objetivo el cual era establecer la densidad de cada uno de los sólidos utilizados en la experiencia. En esta primera experiencia de laboratorio de nuestro curso de física calor ondas, es primordial tener claro el concepto de fluido, sus propiedades tales como: densidad, peso específico y además las fuerzas que intervinieron en esta experiencia que este caso se trató de una fuerza de flotación que actúa sobre el objeto sumergido, verticalmente hacia arriba, y la magnitud de ésta fuerza es siempre igual al peso del fluido desplazado por el objeto.

MARCO TEÓRICO

En la experiencia de laboratorio procedimos a comprobar el principio de Arquímedes el cual afirma que todo cuerpo que se encuentre total o parcialmente sumergido en un fluido experimentará un empuje vertical hacia arriba que será igual al peso total del fluido despejado. Poder comprobar experimentalmente lo dado con la teoría analizamos el principio de Arquímedes, que explica el empuje que hace un fluido sobre un objeto con cierta densidad y volumen. utilizando objetos de diferente material, el sensor de fuerza y el agua como fluido y aplicando el principio mencionado calculamos las densidades de los objetos y estudiamos las fuentes que pueden o no influir en estos cálculos como la profundidad, la presión del aire, etc.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL: •

Comprobar y aplicar el principio de Arquímedes por medio de la experimentación

OBJETIVOS ESPECÍFICOS: •

Determinar la densidad de un sólido aplicando el principio de Arquímedes.

•

Determinar el volumen de un cuerpo de forma irregular.

•

Determinar la fuerza de empuje.

•

Determinar el efecto que tiene la densidad sobre un objeto sumergido parcialmente o totalmente en un líquido.

•

Comparar los pesos de los diferentes solidos dentro y fuera del fluido

DESCRIPCIÓN DE LA EXPERIENCIA

Para la descripción de la práctica es necesario tener claro cuáles son los objetos utilizados y sus diferentes funciones dentro de la práctica que se llevará a cabo. Los objetos utilizados tienen forma cilíndrica y son de aluminio, cobre y PVC. Nuestro primer paso fue colgar uno de los tres cilindros al sensor de fuerza y tomar este dato. Luego sumergirlo en agua sin soltarlo del sensor de fuerza y evitando que toque el fondo del recipiente de agua, anotamos así este nuevo resultado. Estas situaciones pudieron observarse en el laboratorio realizado en clases. De este mismo modo se procedió con los otros dos elementos que también fueron usados con el mismo fin, evidenciar su densidad.

MATERIALES

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1 Sensor-CASSY524 010

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1 CASSY Lab 524 200

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1 cable USB

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1 adaptador de corriente de 110V /12V

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1 Sensor de fuerza S, ±50 N 524042

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1 cuerpo metálico de Aluminio

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1 cuerpo metálico de latón

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1 Recipiente rebose, 400 ml, 36204

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1 Probeta graduada, 100 ml / 2 ml, 59008

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1 Jarra de plástico, 1000 ml 59006

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1 balanza

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2 nueces universal, 666615

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1 Varilla de soporte, 60 cm.

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1 Varilla de soporte, 10 cm.

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1 Trípode en forma de V, 20 cm, 30002

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Sedal, 30948

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36202 Cilindro de Arquímedes

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TABLA DE RESULTADOS

t/s

F_A1 / N WA1 / N

Vd / m^3

E1 / N

E2 / N

m / Kg

0 1 2 3 4 5

0,876 0,881 0,87 0,884 0,873 0,872

0,000012 0,000012 0,000012 0,000012 0,000012 0,000012

0,11 0,11 0,12 0,11 0,12 0,12

0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12

0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

t/s

F_A1 / N WA1 / N

Vd / m^3

E1 / N

E2 / N

m / Kg

0 1

0,275 0,255

0,000072 0,71 0,000072 0,73

0,71 0,71

0,1 0,1

0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99

0,98 0,98

pc / K/m^3 8418,37 8418,37 8418,37 8418,37 8418,37 8418,37

pc / K/m^3 1388,89 1388,89

2 3 4 5

0,275 0,272 0,279 0,27

t/s 0 1 2 3 4 5

0,98 0,98 0,98 0,98

0,000072 0,000072 0,000072 0,000072

0,71 0,71 0,7 0,71

0,71 0,71 0,71 0,71

0,1 0,1 0,1 0,1

1388,89 1388,89 1388,89 1388,89

F_A1 / N WA1 / N

Vd / m^3

E1 / N

E2 / N

m / Kg

0,645 0,644 0,647 0,648 0,653 0,651

0,000037 0,000037 0,000037 0,000037 0,000037 0,000037

0,37 0,37 0,36 0,36 0,36 0,36

0,36 0,36 0,36 0,36 0,36 0,36

0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

pc / K/m^3 2785,44 2785,44 2785,44 2785,44 2785,44 2785,44

1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01

ANÁLISIS DE LAS TABLAS DE RESULTADO

Para el análisis de las tablas de resultados fue usado un software con un medidor digital el cual midió el peso del cilindro en el aire, ignorando el empuje del aire y así mismo mediante las formulas establecidas arroja los otros resultados de la práctica mencionada anteriormente. Es evidente que a medida que el cuerpo se sumerge, su peso disminuye. Las fuerzas externas sobre el objeto son la fuerza de gravedad y la fuerza de flotación que tiene dirección verticalmente hacia arriba.

CÁLCULOS

EMPUJE:

MASA DEL CUERPO:

DENSIDAD DEL CUERPO:

OBSERVACIONES

En la practico se observó la diferencia de peso que hay entre los cuerpos en el aire y sumergidos en agua, a su vez comprobamos el empuje teórico con el medido por los sensores, así como determinamos que el empuje es igual a la cantidad de agua desplazada.

CONCLUSIÓN

Con el anterior informe se pretendió demostrar mediante experimentos en condiciones reales en el laboratorio el empuje originado por el agua y el aire. Se determinó que el empuje de un fluido depende de su densidad y el volumen que pueda tener el objeto

sumergido en dicho fluido. De igual manera al cambiar del aire al agua se pudo apreciar la variación del peso del objeto colgante, debido a la diferencia del empuje entre los dos fluidos. Concluimos que es cierto que todos los cuerpos al estar sumergidos en un fluido experimentan una fuerza de empuje hacia arriba, por el principio de Arquímedes analizado en el laboratorio, pues los fluidos ejercen resistencia al sólido sumergido en ellos para equilibrar el sistema. Gracias al principio de Arquímedes es posible calcular el volumen de los cuerpos irregulares, si necesidad de fundirlos para transformarlos en figuras regulares. Cuando un cuerpo se sumerge en un fluido cuya densidad es menor, el objeto no sostenido se acelerará hacia arriba y flotará; en el caso contrario, es decir si la densidad del cuerpo sumergido es mayor que la del fluido, éste se acelerará hacia abajo y se hundirá.

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La fuerza de flotación que actúa sobre un cuerpo sumergido, de que depende ¿Del volumen del cuerpo sumergido o del peso del cuerpo sumergido? Explique su respuesta R/ Depende del volumen del cuerpo sumergido, a mayor volumen del cuerpo mayor será el volumen de fluido que desplazará y por lo tanto mayor será la fuerza empuje ejercida sobre el cuerpo

•

¿A qué se llama el principio de flotabilidad? Explique su respuesta R/ A la fuerza de empuje vertical y ascendente que aplican los fluidos sobre los cuerpos sumergidos en este

•

¿Qué podría decir usted acerca de aquellas personas quienes, a pesar de todos sus esfuerzos, no pueden flotar en el agua? R/ Para poder flotar se debe aumentar el volumen cuerpo o disminuir su peso, lo recomendable para flotar seria respirar la mayor cantidad de aire posible, siendo esta la manera es que flotan los barcos y los submarinos se sumergen y salen a flote.

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Aplicando el concepto de empuje ¿cuál es la función de un chaleco salvavidas? (ojo no responder salvar personas).

R/La función del chaleco salvavidas es aumentar el volumen del sujeto agarrado a este, al estar lleno de aire la fuerza de empuje que genera el agua en este nos ayuda a mantenernos a flote. •

Un trozo de hierro está pegado encima de un bloque de madera. Si éste se coloca en un recipiente de agua con el hierro arriba, flota. Ahora se da la vuelta al bloque de forma que el hierro quede sumergido por debajo de la madera. ¿El bloque flotará o se hundirá? ¿El nivel de agua subirá, bajará o no cambiará? Explique. R/ Se hundirá debido a que la densidad del hierro es mayor que la del agua, el nivel de agua se mantiene igual que cuando en el caso anterior debido a que son los mismos materiales que están sumergidos en el agua.

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Un artesano compra una jarra de oro en una joyería, Cuando llega a su taller cuelga la jarra en una báscula y obtiene un peso de 3,97 Newtons, luego la introduce en agua, colgada de la báscula, y obtiene un peso de 3,43 Newtons. ¿La jarra en realidad es de oro? R/ los más probable es que sea de oro, el cambio en el peso es debido a la fuerza de empuje que genera el agua sobre la jarra haciendo esta que en su peso se note una disminución.

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¿Dónde flotará más un cubo de hielo en agua o alcohol? Explica tu respuesta. R/ Un objeto flota en un medio con menor densidad, el hielo es menos denso que el agua, por lo tanto, flota, pero es más denso que el alcohol y por esto se hunde.