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Principio de Arqumedes
14-04-2015
UCA-CEF-Laboratorio de Fsica II 01-20145 1
PRINCIPIO DE ARQUMEDES
AUTORESKevin Ernesto Corpeo Guilln, 00023808
Alexandra Abigail Santacruz Martnez, 00044913Luca Jazmn Carballo
Guilln, 00000213
Javier enrique Arvalo Martnez, 00021413
Universidad Centroamericana Jos Simen CaasFsica II, Laboratorio
01B Mesa No.1
Correos electrnicos:[email protected], [email protected],
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[email protected],
COORDINADORHumberto Molina
[email protected]
INSTRUCTORESJonathan Canales Salmern
[email protected]
Resumen
En esta prctica se pusieron a prueba los conceptos del principio
de Arqumedes y de Empuje. Se realiz mediante el uso del equipo del
laboratorio. Este equipo consta de una bscula de triple brazo, un
sistema de sujecin y una barra vertical que se sumerge en un
beaker. Con esto se registraron las medidas de la bscula,
comparadas con una referencia cero, que producan las diferentes
distancias a las que se sumerga la barra para comprobar si sta
diferencia representa el empuje.
DescriptoresArqumedes, Fluidos, Hidrosttica, Empuje.
1. Introduccin Terica
El principio de Arqumedes nos indica que todo cuerpo
sumergido dentro de un fluido experimenta una fuerza
ascendente llamada empuje, equivalente al peso del fluido
desalojado por el cuerpo.
Este principio lo aplicamos cuando nadamos, cuando
tiramos un objeto al agua; el objeto se hunde si su peso es
mayor que el peso del fluido desalojado (desplazado). El
objeto flota cuando su peso es menor o igual al peso del
fluido desplazado.
Un pedazo de madera flota en el agua, sin embargo, un
pedazo de fierro se hunde. Por qu ocurre esto?
Los peces se desplazan en el agua sin flotar ni hundirse,
controlando perfectamente su posicin. Cmo lo hacen?
Todo lo anterior tiene relacin con la fuerza de empuje hacia
arriba (ascendente), que recibe todo cuerpo que se encuentra
sumergido en agua o en cualquier otro fluido.
Cuando se levanta un objeto sumergido en el agua, es
evidente que es mucho ms fcil levantarlo que cuando no se
encuentra dentro del agua. Esto se debe a que el agua y los
dems fluidos ejercen una fuerza hacia arriba sobre todo
cuerpo sumergido dentro del fluido, denominada fuerza de
flotacin o fuerza de empuje (E), esta fuerza es la que hace
que un objeto parezca ms ligero. A este fenmeno se le
llama flotacin.
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2. Materiales y mtodos
En esta prctica se hizo uso de materiales proporcionados en el
laboratorio, los cuales son:
Bscula de triple brazo Beaker 250ml Barra Tirro Agua Regla en mm
Micrmetro
Metodologa:
Primero se arm el equipo tal como lo indica la prctica en la
figura 4. Se midi el dimetro de la varilla con el micrmetro,
girando el tambor del mismo hacia abajo para colocar un extremo de
la varilla y luego girndolo hacia arriba para poder sostener la
muestra a medir. Se observ lamedicin que marc el cilindro del
micrmetro sumndosele la medicin del tambor multiplicado por 0.01mm
ms la medicin imaginaria del tambor multiplicado por 0.001mm.
Seguido se fij una cinta de tirro en el extremo a sumergir de la
varilla para posteriormente hacer marcas con separacin de un
centmetro, a partir del extremo que se iba sumergir. Segundo se
llen el beaker de 500 ml con un poco de agua, el cual se pes en la
balanza de triple brazo y se anot dicha medida. Tercero se sumergi
1cm de la varilla en el beaker con agua y se pes nuevamente para
anotar la diferencia marcada respecto a la primer medida
obtenida.
Se continu con este procedimiento, sumergiendo centmetro a
centmetro la varilla hasta llegar a la marca sumergida de 5cm y se
midi su respectiva diferencia en comparacin a la masa del beaker
con el agua.
figura1. 1 Disposicin del equipo
Resultados:
Tabla 1: Mediciones obtenidas.
Distancia
Sumergida
(cm)
Lectura de la
Bscula
(g)
Diferencia o
Empuje
(g)
0 307.8 +/-0.01 0
1 309.1 +/-0.01 1.30
2 310.3 +/-0.01 2.50
3 311.2 +/-0.01 3.40
4 312.8 +/-0.01 5.00
5 314.2 +/-0.01 6.40
Dimetro de la varilla: 1.2503cm
figura1. 2 Equipo armado
figura1. 3 Barra sumergida
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Discusin:
Como se sabe, el fin de la prctica era medir el empuje
experimentado por un objeto sumergido, como lo fue pesar el beaker
lleno con agua e ir aadindole centmetro a centmetro la varilla,
cuando se sumergi el objeto al frasco de vidrio prex, uno de los
problemas a simple vista fue la mala medicin en el tirro, como
tambin el deslizamiento frecuente de la varilla al sujetarla,
efecto de malas lecturas en la bscula produciendo este una mayor
diferencia e incerteza al momento de calcular el peso aparente que
sufri el sistema.
Cuestionario:
1. Demuestre que la diferencia de lectura en la bscula es
efectivamente el empuje:
Segn el procedimiento con la bscula, el beaker lleno de agua y
los centmetros de la barra que se introdujeron poco a poco
produjeron que el agua realizara un empuje sobre los centmetros de
barra. Siendo esta otra fuerza de igual magnitud, direccin y
sentido opuesto a la fuerza del pesodel volumen de agua que
desplaz, esto hace que el cambio indicado en la bscula ( en g) sea
efectivamente igual al empuje.
As:
= . = = = .
= . . . = . . Simplificando la ecuacin tenemos:
= . Donde:
m es la masa del volumen desplazado de agua, es la densidad del
agua y es el volumen desplazado por la barra.
Luego para una medida de 1 cm en la varilla y con un volumen =
1.228109 3. = (1000 3). (1.228109 3) = 1.22106
= . = 1.228 . . . * Debido a las incertezas y errores de medicin
el valor no es exacto con el presentado en la tabla, pero es
aproximado para los usos de ste artculo.
2. Grafique la diferencia de las lecturas respecto del cero
versus la profundidad sumergida de la varilla:
Grfico 1. 1 Diferencias vs profundidad
3. Que representa la pendiente de la curva?
A medida que se van aumentando los centmetros de varilla en el
beaker lleno de agua, la bscula va dando resultados mayores
respecto al peso. Y el empuje aumenta gracias a que el volumen de
agua desalojada por la varilla es cada vez mayor.
4. Calcule con los datos de la tabla I la densidad del agua, con
su respectiva incerteza
= Para todos los casos = (1.228 ). ()
Distancia sumergida
(cm) (h)
Masa(g)
Densidad(g/cm3)
Incerteza
1 1.30 1.058 +/-0.01
2 2.50 1.018 +/-0.01
3 3.40 0.922 +/-0.01
4 5.00 1.018 +/-0.01
5 6.40 1.04 +/-0.01
304
306
308
310
312
314
316
0 1 2 3 4 5
Diferencias de lecturas vs profundidad sumergida
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Conclusiones
1. El principio de Arqumedes afirma que todo cuerpo sumergido en
un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al
peso del fluido desalojado, esto se pudo evidenciar cuando se
sumergi varias veces con diferentes medidas de la varilla en el
beaker con agua observando diferencias mnimas siendo este el peso
aparente si no fuese por el empuje la diferencia sera mayor ya que
el empuje ayuda a que sea menor la diferencia pues los fluidos
ejercen resistencia al solido sumergido en ellos para equilibrar el
sistema.
2. Cuando un cuerpo se sumerge en un fluido cuya densidad del
cuerpo es mayor que la del fluido si > , este se acelera hacia
abajo y se hundir y si la densidad del cuerpo es es = , entonces
flota totalmente sumergido. Y si la densidad del objeto es menor,
el objeto no sostenido se acelera hacia arriba y flotara < .
3. El peso de cualquier cuerpo viene dada por su masa por
gravedad (mg) siendo su direccin hacia el centro de la tierra. Y en
caso del peso de un cuerpo sumergido una fuerza con direccin
contraria acta sobre el cuerpo denominado empuje. Entonces el peso
de un objeto sumergido es la peso real menos el empuje del fluido
(mgE). Dando como resultado un peso aparente.
Bibliografa:
1. Portal de la Universidad Autnoma del Estado de hidalgo en :
http://www.uaeh.edu.mx/scige/boletin/prepa4/n3/m4.html Consultado
el 13/04/2015
2. Prctica de laboratorio Fsica II Universidad Centroamericana
Jos Simen Caas en:
https://dl.dropboxusercontent.com/u/19227880/ArquimedesFis2_NEW.pdf
Consultado 07/04/2015
