Informe de laboratorio de .

PRINCIPIO DE ARQUIMIDES

Julia Ana Güete Vásquezjulyguet@icloud.com

Jaime Alexis Moreno Díazjalexmordi3096@hotmail.com

María José Jaimes DíazKevin Vivarez Primo

RESUMENEn esta práctica de laboratorio se estudió, experimentalmente, que un cuerpo sumergido, total o parcialmente, dentro de un fluido (en este caso: agua y ACPM) en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del líquido que desaloja.

PALABRAS CLAVES: volumen, gravedad, empuje

ABSTRACT: in this experiment we saw, experimentally, that a partially or totally submerged object (in a fluid like water or ACPM), when at rest, will receive a force called push which goes from the bottom to the top and it'a equal to the weight of the volume moved out.

INTRODUCCIÓNLa anécdota más conocida sobre Arquímedes, matemático griego, cuenta cómo inventó un método para determinar el volumen de un objeto con una forma irregular. De acuerdo a Vitruvio, arquitecto de la antigua roma, una nueva corona con forma de corona triunfal había sido fabricada para Hieron II, tirano gobernador de Siracusa, el cual le pidió a Arquímedes determinar si la corona estaba hecha de oro sólido o si un orfebre deshonesto le habíaa

agregado plata. Arquímedes tenía que resolver el problema sin dañar la corona, así que no podía fundirla y convertirla en un cuerpo regular para calcular su densidad.Mientras tomaba un baño, notó que el nivel de agua subía en la tina cuando entraba, y así se dio cuenta de que ese efecto podría usarse para determinar el volumen de la corona. Debido a que la compresión del agua sería despreciable, la corona, al ser sumergida, desplazaría una cantidad de agua igual a su propio volumen. Al dividir la masa de la corona por el volumen de agua desplazada, se podría obtener la densidad de la corona. La densidad de la corona sería menor si otros metales más baratos y menos densos le hubieran sido añadidos. Entonces, Arquímedes salió corriendo desnudo por las calles, tan emocionado estaba por su descubrimiento para recordar vestirse, gritando "eureka" (que significa "¡Lo he encontrado!)"La historia de la corona dorada no aparece en los trabajos conocidos de Arquímedes, pero en su tratado Sobre los cuerpos flotantes él da el principio de hidrostática conocido como el principio de Arquímedes. Este plantea que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta

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un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del volumen de fluido desalojado es decir dos cuerpos que se sumergen en una superficie (ejemplo: agua), y el más denso o el que tenga compuestos más pesados se sumerge más rápido, es decir, tarda menos tiempo, aunque es igual la distancia por la cantidad de volumen que tenga cada cuerpo sumergido.

FUNDAMENTO TEORICOEn el siguiente laboratorio, por medio del principio de Arquímedes estudiaremos el comportamiento que presenta un cuerpo al ser sumergido en un líquido. Este principio, establece que si un cuerpo está parcial o totalmente sumergido en un fluido, éste ejerce una fuerza hacia arriba (empuje vertical) sobre el cuerpo igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo.[1]

Hay que tener en cuenta los siguientes conceptos que intervienen y que permiten comprender de manera sencilla lo realizado en la experiencia de laboratorio:

Empuje: es la fuerza de reacción ejercida por un fluido sobre cualquier cuerpo sumergido en él, este depende de la densidad y viscosidad del fluido y se puede calcular partir de las dos ecuaciones que se muestran a continuación.

Donde es la densidad del líquido,

el volumen desalojado y la gravedad.

Donde es el peso real y el peso aparente del objeto cuando esta sumergido.

Densidad : se define como la

cantidad de masa de una sustancia por unidad de volumen.[2]

Equilibrio de los cuerpos sumergidos: De acuerdo con el principio de Arquímedes, para que un cuerpo sumergido en un líquido esté en equilibrio; la fuerza de empuje E y el peso P deben ser iguales en magnitudes y además deben aplicarse en el mismo punto. En tal caso la fuerza resultante R es cero y también lo es el momento M, con lo cual se dan las dos condiciones de equilibrio.

Fluido: Un fluido es un conjunto de partículas que se mantienen

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unidas entre sí por fuerzas de atracción débiles, estos se caracterizan por tomar la forma del recipiente que los contiene y pueden ser líquidos o gases.[3]

MONTAJE EXPERIMENTALLos materiales necesarios para llevar a cabo dicha práctica son: una probeta (500mL), un dinamómetro, cinco (5) cuerpos distintos con masa conocida, dos (2) líquidos distintos (agua y ACPM) y un soporte universal.Utilizando un dinamómetro, se midió el peso de uno de los cinco cuerpos con distintos volúmenes en el aire. Posterior a esto, se tomó la probeta (500mL) vertiendo en su interior 350mL de agua aproximadamente; se sumergió dentro de esta el cuerpo mencionado suspendido por medio del dinamómetro, para así medir su peso aparente. Lo anteriormente mencionado, se repitió con cada uno de los cinco objetos con distintos volúmenes. Para finalizar con la práctica, se volvió a hacer lo mismo cambiando el fluido por ACPM

ANILISIS DE RESULTADOS

CONCLUSIONESCon base a los resultados obtenidos podemos concluir que los objetos se vuelven más livianos al ser introducidos en los dos líquidos usados como referencia. Además se pudo evidenciar que un determinado líquido el empuje es proporcional a la masa de un cuerpo, esto hace referencia a lo que ya se ha comprobado teóricamente y que dice que un cuerpo tiene mayor densidad que un líquido al que está sumergido si este se hunde, si tiene una densidad igual a la del líquido este flotará y si es menor flotará. Por otra parte se logró obtener las densidades de los líquidos utilizados en la

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experiencia pero no manera eficaz puesto que las densidades obtenidas no son igual a las teóricas, teniendo un porcentaje de error un poco amplio, lo cual indica que hubieron errores al momento de tomar las observaciones

REFERENCIAS

[1] SERWAY. Raymond, JEWETT. John, Física para ciencias e ingeniería, séptima edición, volumen 1.

[2] HUGH. Young, FREEDMAN. Roger, Sears Zemansky, Física universitaria, decimosegunda edición, Pearson educación, México, 2009. [3] Fuerza de empuje y Principio de Arquímedes. Recuperado el día 24 de octubre del 2015, http://www.profesorenlinea.cl/fisica/ArquimedesEmpuje.htm

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