Balanza Hidrostatica 5o4z1y

I.

HISTORIA DE LA BALANZA HIDROSTATICA: Si hacemos referencia a los orígenes de la balanza hidrostática, debemos mencionar la historia del célebre “Eureka” de Arquímedes. Según se cree, fue en una bañera el lugar donde se le ocurrió la solución al problema que le había planteado un rey. La pregunta de éste había sido la siguiente: ¿Realmente una corona de oro está hecha de oro en su totalidad? Para responderla, Arquímedes midió la cantidad de agua desplazada a través dela corona y la cantidad igual de oro. Lo que descubrió fue que la corona desplazaba mayor cantidad de agua. La gravedad específica resultaba ser menor a la del oro, razón por la cual podía haber sido fácilmente adulterada con otro tipo de material. Justamente de esa prueba propuesta por el rey es de donde se origina el proceso de medición llevado a cabo por una báscula hidrostática.

II.

RESUMEN: El instrumento que se mostrara a continuación está basado en el principio de Arquímedes, conocido también como empuje hidrostático, el cual nos dice que: “Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja”; es decir, fuerza que ejerce el fluido sobre una superficie sólida que está en o con él es igual es igual al producto de la presión ejercida sobre ella por su área. El cual tiene como objetivo principal determinar aquella fuerza de empuje emite el fluido sobre la superficie que se encuentra en o con la misma.

III.

DEFINICION Y FUNDAMENTOS TEORICOS La balanza hidrostática es un modelo de báscula y sirve para múltiples funciones. Fue inventada por Galileo Galilei el 17 de diciembre de 1585. El principio en el que se basa asegura que "todo cuerpo parcial o totalmente sumergido en un fluido experimenta un empuje ascensional igual al peso del fluido desplazado". Por lo tanto, contribuye a la comprobación experimental del Principio de Arquímedes respecto a los cuerpos sumergidos en líquido y, por el otro, ayuda a determinar, también de una forma experimental, la densidad de los cuerpos sólidos. Este instrumento se ha utilizado para la medida de la densidad tanto en sólidos como en líquidos. En algunos modelos está formado por una cruz con platillos de igual longitud del sistema vertical de sustentación; en otros, éste lo es de longitud diferente. La densidad relativa de una sustancia es la densidad de la sustancia dividida por la densidad del fluido que utilicemos como referencia. El resultado de esta relación es un número que nos indica que tan grande es la densidad de la sustancia con relación a la de referencia. Podemos deducir el principio de Arquímedes a partir de las leyes de Newton considerando las fuerzas que actúan sobre un objeto que se pesa mientras está sumergido, observando que, cuando está en equilibrio estático, la fuerza neta sobre

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el mismo debe ser nula Las medidas de la densidad de un sólido se realizan a partir del peso del cuerpo en el aire y de su peso una vez sumergido en el agua. El valor de la densidad se establece como la relación existente entre la masa del cuerpo y la del agua desalojada, determinada a su vez a expensas de los pesos en el aire y en el interior del fluido. IV.

OBJETIVO: Medir las fuerzas de empuje que se ejercen sobre las superficies que se encuentran en o con algún fluido.

V.

FUNDAMENTO DEL EQUIPO: El objetivo de este equipo es medir la fuerza que ejerce un fluido sobre las superficies que están en o con él. La fuerza que ejerce el fluido sobre una superficie sólida que está en o él es igual al producto de la presión ejercida sobre ella por su área. Esta fuerza, que actúa en cada área elemental, se puede representar por una única fuerza resultante que actúa en un punto de la superficie llamado centro de presión. INMERSION PARCIAL Tomando momentos respecto del eje en que apoya el brazo basculante, se obtiene la siguiente relación: 𝐹 .𝐿 =

VI.

1 ℎ 𝛾. 𝑏. ℎ2 (𝑎 + 𝑑 − ) 2 3

MATERIALES Y EQUIPO:     

Balanza hidrostática Regla Balde Manguera (1/2”) Calculadora

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VII.

PROCEDIMIENTO: En primer lugar llenar la balanza hidrostática de agua hasta antes de tocar la pieza color rojo, para luego nivelar y tomar sus medidas en todos sus lados de la cara de la parte inferior de dicha pieza. Luego la pesa ubicada en el brazo de la báscula se corre 2cm hacia la derecha, para luego llenar de agua y esperar hasta que el cuerpo que está dentro de la balanza se eleve debido a la presión que ejerce el agua. Como siguiente paso se equilibra nuevamente el cuerpo dentro de la balanza con la rueda que se encuentra en el brazo de la báscula para luego tomar la medida donde se ubica el nivel del agua. Este procedimiento se realiza 5 veces como se indica en la hoja de cálculo avanzando 2cm. Como último paso ahora se procederá hacer lo mismo pero empezar desde donde se terminó e ir avanzando de derecha a izquierda cada 2cm para comprobar los datos obtenidos anteriormente.

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VIII.

DATOS OBTENIDOS: CADA PESO Hmm(Ar.) Hmm(Ab.) 2cm (kg) 2 20 3.15 3.0 4 40 4.05 4.03 6 60 4.7 4.69 8 80 5.9 5.65 10 100 6.75 6.7 12 120 7.75 7.75 a. b. c. d.

Hmm

H/3

H2

3.07 4.04 4.69 5.78 6.73 7.75

1.02 1.34 1.56 1.93 2.24 2.58

1.04 1.80 2.43 3.72 5.02 6.66

a=12cm d=11.6cm b=11.7cm L=21.5cm

*NOTA: Los datos obtenidos con la formula se entregaron en laboratorio haciéndose presente al encargado(a) ese día.

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IX.

CONCLUSIONES:  La fuerza de empuje a la que se somete el cuerpo sumergido en un líquido se pudo obtener de manera favorable.  Se puede concluir que al aumentar el volumen del agua, se tendrá que aumentar el peso para poder lograr el equilibrio y así poder obtener el empuje el cual también será mayor.

X.

RECOMENDACIONES:  Al momento de trabajar con el cuadrante, asegurarse que este totalmente sellado, ya que de no ser asi,el agua ingresara por los orificios, generando malos resultados en el experimento.  Al momento de tomar las medidas del cuerpo sumergido, asegurarse que el cuadrante se encuentre en posición recta y no inclinado, ya que esto origina una variación en la parte sumergida del mismo.  Se deben los datos necesarios cuando la balanza este en equilibrio, no antes ni después, ya que ahí se podrá observar la cantidad de agua desalojada.

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XI.

ANEXOS:

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