Universidad de las Fuerzas Armadas

Departamento de Ciencias Exactas

1.- Objetivo:

Determinar la Densidad y Peso Específico de cuerpos sólidos insolubles en agua y

analizar dichos resultados.

2.- Marco Teórico:

Principio de Arquímedes:

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.

La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes como se indica en la figuras:

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

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

Consideremos, en primer lugar, las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto de fluido. La fuerza que ejerce la presión del fluido sobre la superficie de separación es igual a p·dS, donde p solamente depende de la profundidad y dS es un elemento de superficie.

Puesto que la porción de fluido se encuentra en equilibrio, la resultante de las fuerzas debidas a la presión se debe anular con el peso de dicha porción de fluido. A esta resultante la denominamos empuje y su punto de aplicación es el centro de masa de la porción de fluido, denominado centro de empuje.

De este modo, para una porción de fluido en equilibrio con el resto, se cumple

Empuje=peso=rf·gV

El peso de la porción de fluido es igual al producto de la densidad del fluido rf  por la aceleración de la gravedad g y por el volumen de dicha porción V.

Se sustituye la porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones.

Si sustituimos la porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones. Las fuerzas debidas a la presión no cambian, por tanto, su resultante que hemos denominado empuje es la misma y actúa en el mismo punto, denominado centro de empuje.

Densidad:la densidad (símbolo ρ) es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen de una sustancia. La densidad media es la razón entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.

La densidad es una medida utilizada por la física y la química para determinar la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. La ciencia establece dos tipos de densidades. La densidad absoluta o real que mide la masa por unidad de volumen, y es la que generalmente se entiende por densidad. Se calcula con la siguiente formula: Densidad = masa / volumen.

Peso especifico:Se le llama Peso específico a la relación entre el peso de una sustancia y su volumen.

Su expresión de cálculo es:

siendo,

, el peso específico;

, el peso de la sustancia;, el volumen de la sustancia;

, la densidad de la sustancia;, la masa de la sustancia;

, la aceleración de la gravedad.

peso específico, que es el vínculo existente entre el peso de una cierta sustancia y el volumen correspondiente. Puede expresarse en newtons sobre metro cúbico (en el Sistema Internacional) o en kilopondios sobre metro cúbico (en el Sistema Técnico).

3.- Parte Experimental:

PROCEDIMIENTO:

1. Con precaución procedemos a encerar las balanzas de cuatro barras con plato.

2. Determinar las masas de los cuerpos dados: (cobre, hierro, aluminio, plomo), en la balanza técnica de 4 barras en el orden indicado.

3. En una probeta graduada de 25ml, colocamos 15ml de agua destilada y en dicho volumen vamos añadiendo los cuerpos insolubles, uno por uno y determinamos el volumen por variación y procedemos a tomar nota de las variaciones del volumen en la tabla.

Colocamos en la tabla las variaciones de volumen 1, volumen2, volumen3 y determinamos respectivamente su densidad.

4. Pesamos luego los cuerpos dados (cobre, hierro, aluminio, plomo), sumergido en agua en la balanza técnica de 4 barras, y allando su peso en agua tomando nota en nuestra tabla.-Para lo cual en un vaso de precipitación agregamos 150ml de agua.

-Armamos la balanza para el ensayo y amarramos los cuerpos insolubles con la piola de nylon.

-Determinamos la masa de los cuerpos.

DATOS:

DENSIDAD

Materiales Peso (g) Volumen 1 (ml) Volumen 2 (ml)

Cobre 8.36 15 17

Hierro 7.88 17 17.9

Aluminio 2.29 17.9 18.6

Plomo 10.75 18.6 19

PESO ESPECIFICO

Materiales Peso Aire (g) Peso Agua (g)

Cobre 9.05 8.09

Aluminio 2.65 1.73

Hierro 7.94 6.96

Plomo 11.07 10.6

TABULACION DE DATOS:

CALCULOS Y RESULTADOS:

Los resultados los agregamos en la siguiente tabla.

DENSIDAD

Materiales Peso (g) Volumen 1 (mL)

Volumen 2 (mL)

Volumen 3 = V2 – V1

(mL)

Densidad (gr/mL)

Cobre 9.05 15 17 2 4.525

Hierro 2.65 17 17.9 0.9 2.94

Aluminio 7.94 17.9 18.6 0.7 11.34

Plomo 11.07 18.6 19 1.3 8.51

EJEMPLO DE CALCULOS:

Volumene 3 = Volumen 2 - Volumen 1; Volumen 3 = 17 mL - 15 mL = 2 mL

Densidad = Peso/Volumen 3; Densidad = 0.05 g / 2 mL = 4.525 g/mL

PESO ESPECIFICO

Materiales Peso Aire (g)

Peso Agua (g)

E = Pagua - Paire

Pespecifico = Paire/E)

Cobre 9.05 8.09 0.96 9.43

Aluminio 2.65 1.73 0.92 2.88

Hierro 7.94 6.96 0.98 8.10

Plomo 11.07 10.6 0.47 23.55

EJEMPLO DE CALCULOS:

E = Peso Aire - Peso Agua; E = 9,05 g - 8.09 g = 0.96 g

Peso Específico = Peso Aire / E ; Peso Específico = 9.05 g / 0.96 g = 9.43

● Conclusión:Observamos las técnicas que se utilizan para determinar la densidad, emplenado métodos de laboratorio como lo son balanzas de cuatro barra, probetas, alcohol diluido.

En forma experimental pudimos ver como al sumergir un cuerpo en el agua su peso relativo disminuye, se debe en gran mayoría a lo expuesto en la ley de Arquimedes.

4.- Cuestionario:

● Si en la determinación de la densidad, se utilizo alcohol (d=0,803g/ml), en lugar de agua, se modifica el valor de la densidad. Porqué?

Si, porque el alcohol es menos denso que el agua y por lo tanto va a tener variación al momento de hacer la medición del peso en agua.

● Qué error más significativo se produce en la determinación de la densidad, por el método variación de volumen

Pues al tener una instrumento de medición como lo es la balanza de cuatro barras, observamos que tiene un margen de error del +- 0.01 asi que ese seria su máximo error.

● Si el sólido no está totalmente sumergido en el agua, se incrementará o disminuirá el valor del peso específico. Por qué ?

Se incrementa, porque al no estar sumergido totalmente produce que la presión que ejerce el liquido sobre el sólido no diluidle se incremente

4.- Bibliografía:

http://www.slideshare.net/mnilco/guia-tecno1

http://www.fullquimica.com/2011/12/reacciones-redox.htmlhttp://www.educarchile.cl/ech/pro/app/detalle?ID=181944

http://html.rincondelvago.com/fisica_53.html