LABORATORIO DE FISICA B

TEMA.- “HIDROSTATICA 2”

NOMBRE.- Henry D. Galarza Torres

PARALELO.- 9

PROF.- ING CARLOS MARTINEZ.

FECHA DE ENTREGA.- 12 de Noviembre 2010.

II TERMINO 2010

LABORATORIO DE FISICA B

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL.

INSTITUO DE CIENCIAS FISICAS.

CONTENIDO A CALIFICARSE: NOTA

OBJETIVOS

RESUMEN

INTRODUCCION

PROCEDIMIENTOEXPERIMENTAL

RESULTADOS

DISCUSION

CONCLUSION

BIBLIOGRAFIA

CONTENIDO

OBJETIVOS

RESUMEN

INTRODUCCION

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

RESULTADOS

DISCUSION

CONCLUSION

BIBLIOGRAFIA

OBJETIVOS

Investigar el principio de Arquímedes y la fuerza de flotación que actúa sobre un objeto.

RESUMEN

En esta práctica en el laboratorio de física B, realizamos el experimento de la fuerza de flotación de un cuerpo y del buzo de descartes, comprobando así el principio de Arquímedes, el EMPUJE . Mediante los datos obtenidos, comprobamos que tanto se hunde

un cuerpo de acuerdo a su densidad.

ABSTRACT

In this practice in the physics laboratory B, we conducted the experiment of the buoyant force of a diver's body and discarded, thus verifying the principle of Archimedes, the DIG. Using the data obtained, we found that both a body sinks according to their density.

INTRODUCCION:

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BUZO DE DESCARTES.- Las partículas que integran los cuerpos fluidos se mueven en cualesquiera direcciones con igual fuerza; asimismo, la menor fuerza basta para mover los cuerpos duros situados en un fluido.

El buzo de Descartes posiblemente llamado así debido a que pone de manifiesto cómo una pequeña fuerza es capaz de producir un gran desplazamiento en un cuerpo que flota) es un dispositivo físico que ya aparece en los gabinetes de Física del siglo XVIII y que se utilizaba en demostraciones en público.

Figura 1: Experimento sencillo del buzo de Descartes. Como buzo se utiliza el tubito hueco de vidrio y la pera de caucho de un frasco de colirio (un cuentagotas). La profundidad del tapón de la botella puede regularse. Cuando el tapón desciende lo suficiente, el buzo se hunde hasta el fondo. Cuando se afloja de nuevo el tapón, el buzo vuelve a la superficie (aunque no siempre).

Un buzo de Descartes consta esencialmente de un pequeño tubo, abiertopor su parte inferior, que flota en el interior de una botella casi llena de agua y cerrada por un tapón. Si la botella es rígida, el tapón debe poder desplazarse y si la botella es de paredes flexibles, el tapón puede estar fijo. En la Fig. 1 se muestra una experiencia típica con el buzo de Descartes. En el estado inicial, el buzo flota. Cuando el tapón es introducido ligeramente en el cuello de la botella, sin dejar escapar el aire atrapado, el buzo se hunde llegando al fondo de la botella. Si el tapón vuelve a extraerse, el buzo retorna a la superficie. El mismo comportamiento se obtiene si se deja fijo el tapón en su posición inicial y se aprietan las paredes de la botella. Cuando se dejan de apretar, el buzo vuelve a la superficie (aunque no siempre).

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FUERZA DE FLOTACION.- Los cuerpos cuya densidad relativa es menor que la unidad, flotan en el agua. Esto nos lleva al importante concepto llamado flotación, que se trata con el principio fundamental de Arquímedes. Cuando un cuerpo se sumerge total o parcialmente en un fluido, una cierta porción del fluido es desplazado. Teniendo en cuenta la presión que el fluido ejerce sobre el cuerpo, se infiere que el efecto neto de las fuerzas de presión es una fuerza resultante apuntando verticalmente hacia arriba, la cual tiende, en forma parcial, a neutralizar a la fuerza de gravedad, también vertical, pero apuntando hacia abajo. La fuerza ascendente se llama fuerza de empuje o fuerza de flotación y puede demostrarse que su magnitud es exactamente igual al peso del fluido desplazado. Por tanto, si el peso de un cuerpo es menor que el del fluido que desplaza al sumergirse, el cuerpo debe flotar en el fluido y hundirse si es más pesado que el mismo volumen del líquido donde está sumergido. El principio de Arquímedes es un enunciado de esta conclusión, del todo comprobada, que dice que todo cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido, está sometido a una fuerza igual al peso del fluido desalojado. Este principio explica el funcionamiento de un tipo de hidrómetro empleado universalmente en los talleres para determinar el peso específico del líquido de las baterías de los automóviles. Un flotador se hunde o no hasta cierta señal, dependiendo del peso específico de la solución en la que flota. Así, el grado de carga eléctrica de la batería puede determinarse, pues depende del peso específico de la solución.

Se conoce también como flotación en minería, a un proceso fisicoquímico, ampliamente usado para la recuperación de minerales y su concentración o separación desde especies de diferente mineralización, aprovechando las propiedades de hidrofobicidad natural o inducidas, mediante reactivos químicos (colectores, espumantes, modificadores). La flotación es un proceso de beneficio de minerales que permite la concentración de éstos, llevándolos a nivel comercial interesante. Es muy utilizado en la recuperación de los minerales de cobre. Se caracteriza por ser un proceso que involucra tres fases, la sólida (el mineral), la acuosa (agua) y la gaseosa (gas disperso en burbujas, aire o nitrógeno), esta última responsable físicamente del término “flotación” al levantar las partículas adheridas a las burbujas de la espuma. También se usa para la limpieza de aguas usadas con contenidos de grasas o aceites para su reutilización. Existen equipos que realizan este proceso como las celdas de flotación y las columnas de flotación, estas últimas han ido reemplazando a las celdas por sus menores costos operacionales.

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Para la elaboración del experimento de hidrostática, utilizamos varios instrumentos fundamentos para la práctica como lo es el gotero, la botella pequeña, y un globo (dichos materiales para el buzo de descartes); o como también una lavacara llena de agua, una muestra solida, balanza y un medidor de vernier (para la práctica de flotación de un cuerpo).

Procedimos a la de flotación de un cuerpo, la cual nos consistió en hallar las medidas de un cuerpo sólido con ayuda de un calibrador de Vernier, y su masa con la ayuda de una balanza, por lo q tendríamos su volumen adjunto con su masa, calculando fácilmente su

densidad ρ=mV

, y con ello hallar el porcentaje del cual el cuerpo se sumergió, y tomamos

apuntes sobre nuestras observaciones en el caso.

Para el Buzo de Descartes, fue muy interesante observar y tomar conclusiones sobre el principio de Arquímedes, por lo que el gotero utilizado para esta practica subía y bajaba cada vez q le metíamos presión a la botella en los espacios laterales, y tomamos apuntes sobre lo observado.

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RESULTADOS

1. Fuerza de flotación.

Masa de la muestra dada. M=(54.7 ± 0.1) gramos.

Volumen de la muestra dada.

vcubo=¿ l3

Vmuestra= Vcubo – V1 – V2 – V3

V cubo=(73.55 ±0.01 )cm∗(47.5 ± 0.01 ) cm∗( 41.01± 0.01 ) cm

V1=(21.85± 0.01¿cm∗(22.1 ± 0.01 )cm∗(41 :01 ± 0.01 )cm

V2=(39.9± 0.01¿cm∗(13.9 ± 0.01 ) cm∗(41.01 ± 0.01 ) cm

V3=(11.8± 0.01¿cm∗(25.7 ± 0.01 ) cm∗( 41.01± 0.01 ) cm

V total=(88.43 ± 0.12)cm3

Densidad de muestra dada.

ρ= mV total

= 57.7 g

88.43 cm3=0.6

g

cm3

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Para el experimento buzo de descartes no es necesario realizar cálculos, solo a simple vista pudimos sacar nuestras propias conclusiones, adjuntas en el borrador desprendible de la práctica realizada.

DISCUSION

Para la presente discusión, percatamos por las actividades por el cual un cuerpo flota en el

agua, la cual su densidad es de 1g

cm3 y con eso nos ayudamos a hallar el porcentaje por el

cual un cuerpo se sumerge en el agua, y depende mucho del material del objeto, de su masa y sus dimensiones, mientras más grande sea el objeto, se iría mas debajo de la superficie, y gracias a las medidas del material dado, hallamos que la muestra se desniveló un 51% de su entorno, conclusión a la que llegamos gracias a su densidad que se obtuvo anteriormente

(0.51 g

cm3).

Para el buzo de descartes, tuvimos que llevar a la práctica una botella, un globo y un cuentagotas para elaborar el experimento, que obtuvimos que el principio de la ley de Arquímedes le dio una fuerza de flotación al gotero estando sumergido totalmente con el gotero lleno de agua parcialmente, y presionando la botella ejerciendo una presión sobre ella, el gotero sube y baja a medida de cuanta presión le metamos al objeto lleno de agua. Eso es un EMPUJE que se le da al gotero para q suba y baje simultáneamente; pero cuando no se le ejerce una fuerza o presión, entonces el gotero se queda estático en el tope de la botella.

El gotero tuvo esa reacción porque está parcialmente lleno de agua, dentro de agua en la botella, y recibe un empuje abajo por la fuerza F que se ejerce en la botella.

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CONCLUSION

FUERZA DE FLOTACION.-

El cuerpo flota según su material. El material dado en la practica al sumergirlo en el agua recibe un empuje

hacia arriba. Su densidad es equivalente al N por ciento calculado. A media que el objeto tenga mayor masa, se sumergirá mas. A medida de que es más grande su volumen, se sumergirá menos. Nos percatamos de su profundidad a simple vista, sin necesidad de cálculos

adjuntos a ello.

BUZO DE DESCARTES.-

A mayor presión, el gotero se sumergirá más rápido al fondo de la botella. Mientras la presión es constante, el gotero se irá lentamente al fondo. Al darle una mínima fuerza a la botella, el gotero tendrá la tendencia de irse para el

fondo de la botella. Al no realizar ninguna fuerza F a la botella, el gotero permanecerá en el tope de la

botella llena de agua. El gotero, sin ejercerle presión a la botella, esta en el tope y no en el fondo por lo

que recibe un empuje hacia arriba, siguiendo al pie de la letra el principio de Arquímedes.

BIBLIOGRAFIA

Guía Laboratorio Física B

www.disfrutalaciencia.es

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CONCEPTUAL/TEÓRICO(Pensar)

METODOLÓGICO(Hacer)

V DE GOWIN – HIDROSTATICA 2

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TEORIA

Esta rama de la mecánica de fluidos se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento.

CONCEPTOS CLAVES

Buzo de descartes

Fuerzas de flotacion

CONCLUSION

La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes:

El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido.

La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma. forma y dimensiones.

Densidad.-

d=m/v

REGISTROS

Se verifico la aplicación real del experimento y que el cuerpo flota según la forma del material. Por ejemplo si el cuerpo tenga mayor masa se sumergirá mas.

PREGUNTA CENTRAL

Porque flotan los cuerpos?

Aplicaciones

PRINCIPIO

Este movimiento está definido por un campo vectorial de velocidades correspondientes a las partículas del fluido y de un campo escalar de presiones, correspondientes a los distintos puntos del mismo.

El Principio de Arquímedes nos enseña el empuje que recibe un cuerpo cuando se introduce en un líquido, por ejemplo barcos y submarinos.  El equilibrio en un cuerpo sumergido depende

del metacentro. Hay equilibrio si el metacentro queda encima del centro de gravedad del cuerpo y este flota. Los Aeróstatos (globos y dirigibles) son aparatos

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