Práctica de Laboratorio Principio de Arquímedes.

Helman Amaya. Universidad ECCI.

Agosto 28 de 2015.

1. Procedimiento.

1.1. Ley de Hooke

1. Pesar cada una de las masas dadas en la balanza digital

2. Por medio de un soporte universal, una barra adicional y una nuez, determine la elongación delresorte ε, para cada una de las masas.

3. Haga una grá�ca peso vs ε en papel milimetrado.

4. Determine el valor de la pendiente de la grá�ca, ese será el valor de la constante k para el resorte

1.2. Principio de Arquímedes.

1. Llene una probeta con 200 mL de agua.

2. Repita el paso 2 de la sección anterior, pero ésta vez asegúrese de que la masa se encuentracompletamente sumergida dentro del líquido contenido en la probeta.

3. Mida el desplazamiento volumétrico del agua.

4. Determine la nueva elongación del resorte ε y compárelo con el valor obtenido anteriormente

5. Calcule el valor de la densidad del sólido para cada valor obtenido de ε. Promedie los valoresobtenidos.

1

2. Materiales.

a. b. c. d.

Figura 1: Materiales de Laboratorio. a) Soporte Universal. b) Nuez doble. c) resorte. d) Probeta

3. Resultados y análisis

Al colgar una masa a un resorte como en la �gura 2, de acuerdo con la segunda ley de Newton:∑i

Fi = −W + k1ε = −msg + k1ε = 0

a) b)

Figura 2: a) masa colgada a un resorte. b) masa unida a un resorte y sumergida en un líquido.

2

De donde W︸︷︷︸y

= k1︸︷︷︸m

· ε︸︷︷︸x

+ 0︸︷︷︸b

. Por lo que al hacer una grá�ca W vs ε, la pendiente sería el valor

k1 para la constante del resorte. Por ello es útil que consigne los resultados obtenidos en el laboratorioen la siguiente tabla:

ms(g) ms(kg) W (N) ε(cm) ε(m)

Cuadro 1: Medidas para la determinación de la constante k del resorte

Luego haga la grá�ca W (N) vs ε(m), cuya pendiente será la constante del resorte en N/m. Cuandocuelga la masa al resorte, pero esta vez introduce la masa en una probeta con agua, ésta vez sepresentará un empuje por parte del líquido. Ahora la segunda ley de Newton será de la forma:∑

i

Fi = −W + k2ε+B = −msg + k2ε+B = 0 (1)

En donde el empuje, por principio de arquímedes es de la forma:

B = mlg = ρlVlg (2)

Siendo Vl es el volumen del líquido desplazado que midieron con la probeta. De la ecuación (1):

W −B = k2ε (3)

Consigne en la tabla 2 los resultados obtenidos en el experimento. Calcule el empuje con la ecuación(2) y luego réstele al peso el valor del empuje y consigne los resultados en la tabla 2.

ms(kg) W (N) ε(m) Vl(m3) B(N) (W −B) (N)

Cuadro 2: Medidas experimentales para el análisis del principio de Arquímedes.

Ahora deben gra�car (W −B) (N) vs ε(m), y la pendiente k2 debe ser muy cercana a la que calcularonanteriormente. Compare los valores obtenidos para k1 y k2, si son muy diferentes trate de encontrar elporqué. Qué puede concluir de los resultados?, cree que experimentalmente reprodujeron el principiode Arquímedes?

3