Principio De Arquimedes Informe 532418
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Laboratorio de Física II, Mayo 2012
PÉNDULO FISICO Prayan Pulido, Kevin Gil, James Cera, Daniel Arteta. Efraín Barrios Universidad Del Atlántico Facultad de Ingeniería Programa de Ingeniería Mecánica Viernes, junio 08 de 2012, 06:30 A.M
RESUMEN En este informe se describe como determinar experimentalmente los volúmenes y las densidades algunos objetos sólidos (una plomada, un cilindro, madera, y una esfera), encontrando una relación entre la el volumen y la densidad. Se comparan los resultados obtenidos y se sacan conclusiones Palabras Claves: volumen, masa, densidad
SUMMARY This report describes how to determine experimentally the volumes and densities some solid objects (a plumb line, a cylinder, timber, and a sphere), finding a relationship between the volume and density. We compare the results and got out the conclusions Keywords: volume, mass, density
1. INTRODUCCIÓN Cuando sumergimos un cuerpo u objeto en un líquido, pareciera que su peso disminuyera, esto lo sentimos siempre que nos sumergimos en un medio liquido y también al momento que tomamos algo sumergido. Todo lo anterior ocurre debido a que un sólido sumergido en un fluido recibe una fuerza de empuje que se opone a su movimiento. Otro ejemplo común es cuando en un vaso que contiene agua sumergimos un sólido podemos apreciar que el nivel del fluido en este caso el agua sube y si está lleno el vaso
Laboratorio de Física II, Mayo 2012
se derrama una cantidad de agua. Definimos fuerza de empuje a la fuerza que se ejerce cuando se sumerge un sólido en un fluido y que es igual al peso del fluido desplazado por el objeto. 2. DISCUSIÓN TEÓRICA
Se dice que Arquímedes, cuenta cómo inventó un método para determinar el volumen de un objeto con una forma irregular. Una corona había sido fabricada para el gobernador de Siracusa, el cual le pidió a Arquímedes determinar si la corona estaba hecha de oro sólido o si se le había agregado otro material. 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 el agua no se puede comprimir, la corona, al ser sumergida, desplazaría una cantidad de agua igual a su propio volumen. Al dividir el peso de la corona por el volumen de agua desplazada, se podría obtener la densidad de la corona. Entonces, Arquímedes salió corriendo, gritando "¡Eureka!" El principio de Arquímedes se explica del siguiente modo: Cuando un cuerpo está parcialmente o totalmente sumergido en el fluido que le rodea, una fuerza de empuje actúa sobre el cuerpo. Dicha fuerza tiene dirección hacia arriba y su magnitud es igual al peso del fluido que ha sido desalojado por el cuerpo. 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. De este modo, para una porción de fluido en equilibrio con el resto, se cumple Empuje=peso=f·gV
3.
PROCEDIMIENTOS.
En la realización de la práctica de Laboratorio de Física II concerniente a “principio de arquimedes”, en primera instancia se llevó a cabo la fase de instalación de los instrumentos con la finalidad de demostrar experimentalmente la independencia del Periodo con la masa oscilante del Péndulo, para ello, se emplearon los siguientes instrumentos:
Un soporte universal. hilo
Laboratorio de Física II, Mayo 2012
dinamometro. am. agua. pesas
Primero se pesa el sólido con el sensor de fuerza
Caso 1: Se procede a sumergir el sólido completamente en agua. Montaje del experimento (caso 1)
Caso 2: Sólido que flota sobre el agua.
Laboratorio de Física II, Mayo 2012
Montaje del experimento (caso 2)
Caso 3: Sólido se sumerge completamente en el agua. Montaje del experimento (caso 3)
Observación: El caso 3 solo ocurre para el cilindro.
Laboratorio de Física II, Mayo 2012
4.
ANÁLISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS.
Peso de los sólidos en el aire con el sensor de fuerza.
Diagrama de fuerza del sólido suspendido en el aire y
T= tensión.
x
W= peso del sólido
Diagrama de fuerza del sólido sumergido en agua y
T= tensión.
E= fuerza de flotación.
x
W= peso del sólido
Laboratorio de Física II, Mayo 2012
Tabla de densidades. Física universitaria. Sears 11 Edición. Análisis y discusión de resultados
El sensor de fuerza puede registrar errores mínimos al medir el peso del sólido debido a que la maquina puede presentar imperfecciones, o al estar mal calibrada a la hora de utilizarse. Además ocurren errores en las aproximaciones de los datos obtenidos.
MUESTRA 1 Fluido: agua Wr Vd 62.5 g.f 7.76cm3 29.54g.f 2 cm3 21 g.f 2.54cm3
Wa 54.5 g.f 12.5 g.f 18.5 g.f
MUESTRA 2 Fluido: aceité Wr Vd 62.5 g.f 7.76cm3 29.54g.f 2 cm3 21 g.f 2.54cm3
Wa 55g.f 13g.f 20g.f
MUESTRA 3 Fluido: AM Wr Vd 62.5 g.f 7.76cm3 29.54g.f 2 cm3 21 g.f 2.54cm3
Wr = Peso real, Vd = Volumen desalojado, Wa = Peso aparente
Wa 55.5g.f 13.5g.f 19g.f
Laboratorio de Física II, Mayo 2012
5. PREGUNTAS a) Compruebe el principio de Arquímedes para un cubo sumergido, determinando la fuerza neta que ejerce el fluido que lo rodea sobre sus caras.
b) Plantee un análisis y deduzca porque la corona que Arquímedes peso no era de oro puro.
6. CONCLUSIONES El laboratorio fue muy productivo, porque nos permitió aprender como encontrar el volumen y la densidad de un líquido, teniendo simplemente como dato, su masa. De otra forma nos permitió relacionar la tensión, el peso y el empuje, permitiéndonos aplicar la tercera ley de Newton, de acción y reacción, el cuerpo ejerce una fuerza igual y de sentido contrario sobre el líquido, estando el cuerpo está en equilibrio, suspendido del hilo. Se logró demostrar el principio de Arquímedes mediante una práctica de laboratorio asignada para dicho fin. Se pudo desarrollar un concepto mas claro, avanzado y específico del que se tenía con base en los fundamentos teóricos, partiendo de la práctica realizada. Se analizaron los diferentes resultados obtenidos en la práctica efectuada, partiendo así, hacia una adecuada comprensión del principio de Arquímedes. Se enlazaron los conceptos teóricos aprendidos con anterioridad, a los conceptos que se necesitaron en la práctica, teniendo así, una mayor precisión en la recopilación de datos, y una adecuada comprensión de los mismos. Se estimuló un interés apropiado hacia el campo de la física, a partir de la práctica hecha, teniendo en cuenta, que dicha actividad nos servirá para un futuro cercano, aplicándola a nuestra vida o con un determinado fin.
REFERENCIAS
Laboratorio de Física II, Mayo 2012
RAYMOND A. SERWAY. J JEWETT. Física: Para ciencias e ingeniería, Vol. 1, (4ª edición). Editorial MC GRAW-HILL. SEARS, ZEMANSKY, YOUNG. Física Universitaria. Editorial Fondo Educativo Interamericano (12. Edición). http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/arquimedes/arquimedes.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Arqu%C3%edes
PÉNDULO FISICO Prayan Pulido, Kevin Gil, James Cera, Daniel Arteta. Efraín Barrios Universidad Del Atlántico Facultad de Ingeniería Programa de Ingeniería Mecánica Viernes, junio 08 de 2012, 06:30 A.M
RESUMEN En este informe se describe como determinar experimentalmente los volúmenes y las densidades algunos objetos sólidos (una plomada, un cilindro, madera, y una esfera), encontrando una relación entre la el volumen y la densidad. Se comparan los resultados obtenidos y se sacan conclusiones Palabras Claves: volumen, masa, densidad
SUMMARY This report describes how to determine experimentally the volumes and densities some solid objects (a plumb line, a cylinder, timber, and a sphere), finding a relationship between the volume and density. We compare the results and got out the conclusions Keywords: volume, mass, density
1. INTRODUCCIÓN Cuando sumergimos un cuerpo u objeto en un líquido, pareciera que su peso disminuyera, esto lo sentimos siempre que nos sumergimos en un medio liquido y también al momento que tomamos algo sumergido. Todo lo anterior ocurre debido a que un sólido sumergido en un fluido recibe una fuerza de empuje que se opone a su movimiento. Otro ejemplo común es cuando en un vaso que contiene agua sumergimos un sólido podemos apreciar que el nivel del fluido en este caso el agua sube y si está lleno el vaso
Laboratorio de Física II, Mayo 2012
se derrama una cantidad de agua. Definimos fuerza de empuje a la fuerza que se ejerce cuando se sumerge un sólido en un fluido y que es igual al peso del fluido desplazado por el objeto. 2. DISCUSIÓN TEÓRICA
Se dice que Arquímedes, cuenta cómo inventó un método para determinar el volumen de un objeto con una forma irregular. Una corona había sido fabricada para el gobernador de Siracusa, el cual le pidió a Arquímedes determinar si la corona estaba hecha de oro sólido o si se le había agregado otro material. 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 el agua no se puede comprimir, la corona, al ser sumergida, desplazaría una cantidad de agua igual a su propio volumen. Al dividir el peso de la corona por el volumen de agua desplazada, se podría obtener la densidad de la corona. Entonces, Arquímedes salió corriendo, gritando "¡Eureka!" El principio de Arquímedes se explica del siguiente modo: Cuando un cuerpo está parcialmente o totalmente sumergido en el fluido que le rodea, una fuerza de empuje actúa sobre el cuerpo. Dicha fuerza tiene dirección hacia arriba y su magnitud es igual al peso del fluido que ha sido desalojado por el cuerpo. 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. De este modo, para una porción de fluido en equilibrio con el resto, se cumple Empuje=peso=f·gV
3.
PROCEDIMIENTOS.
En la realización de la práctica de Laboratorio de Física II concerniente a “principio de arquimedes”, en primera instancia se llevó a cabo la fase de instalación de los instrumentos con la finalidad de demostrar experimentalmente la independencia del Periodo con la masa oscilante del Péndulo, para ello, se emplearon los siguientes instrumentos:
Un soporte universal. hilo
Laboratorio de Física II, Mayo 2012
dinamometro. am. agua. pesas
Primero se pesa el sólido con el sensor de fuerza
Caso 1: Se procede a sumergir el sólido completamente en agua. Montaje del experimento (caso 1)
Caso 2: Sólido que flota sobre el agua.
Laboratorio de Física II, Mayo 2012
Montaje del experimento (caso 2)
Caso 3: Sólido se sumerge completamente en el agua. Montaje del experimento (caso 3)
Observación: El caso 3 solo ocurre para el cilindro.
Laboratorio de Física II, Mayo 2012
4.
ANÁLISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS.
Peso de los sólidos en el aire con el sensor de fuerza.
Diagrama de fuerza del sólido suspendido en el aire y
T= tensión.
x
W= peso del sólido
Diagrama de fuerza del sólido sumergido en agua y
T= tensión.
E= fuerza de flotación.
x
W= peso del sólido
Laboratorio de Física II, Mayo 2012
Tabla de densidades. Física universitaria. Sears 11 Edición. Análisis y discusión de resultados
El sensor de fuerza puede registrar errores mínimos al medir el peso del sólido debido a que la maquina puede presentar imperfecciones, o al estar mal calibrada a la hora de utilizarse. Además ocurren errores en las aproximaciones de los datos obtenidos.
MUESTRA 1 Fluido: agua Wr Vd 62.5 g.f 7.76cm3 29.54g.f 2 cm3 21 g.f 2.54cm3
Wa 54.5 g.f 12.5 g.f 18.5 g.f
MUESTRA 2 Fluido: aceité Wr Vd 62.5 g.f 7.76cm3 29.54g.f 2 cm3 21 g.f 2.54cm3
Wa 55g.f 13g.f 20g.f
MUESTRA 3 Fluido: AM Wr Vd 62.5 g.f 7.76cm3 29.54g.f 2 cm3 21 g.f 2.54cm3
Wr = Peso real, Vd = Volumen desalojado, Wa = Peso aparente
Wa 55.5g.f 13.5g.f 19g.f
Laboratorio de Física II, Mayo 2012
5. PREGUNTAS a) Compruebe el principio de Arquímedes para un cubo sumergido, determinando la fuerza neta que ejerce el fluido que lo rodea sobre sus caras.
b) Plantee un análisis y deduzca porque la corona que Arquímedes peso no era de oro puro.
6. CONCLUSIONES El laboratorio fue muy productivo, porque nos permitió aprender como encontrar el volumen y la densidad de un líquido, teniendo simplemente como dato, su masa. De otra forma nos permitió relacionar la tensión, el peso y el empuje, permitiéndonos aplicar la tercera ley de Newton, de acción y reacción, el cuerpo ejerce una fuerza igual y de sentido contrario sobre el líquido, estando el cuerpo está en equilibrio, suspendido del hilo. Se logró demostrar el principio de Arquímedes mediante una práctica de laboratorio asignada para dicho fin. Se pudo desarrollar un concepto mas claro, avanzado y específico del que se tenía con base en los fundamentos teóricos, partiendo de la práctica realizada. Se analizaron los diferentes resultados obtenidos en la práctica efectuada, partiendo así, hacia una adecuada comprensión del principio de Arquímedes. Se enlazaron los conceptos teóricos aprendidos con anterioridad, a los conceptos que se necesitaron en la práctica, teniendo así, una mayor precisión en la recopilación de datos, y una adecuada comprensión de los mismos. Se estimuló un interés apropiado hacia el campo de la física, a partir de la práctica hecha, teniendo en cuenta, que dicha actividad nos servirá para un futuro cercano, aplicándola a nuestra vida o con un determinado fin.
REFERENCIAS
Laboratorio de Física II, Mayo 2012
RAYMOND A. SERWAY. J JEWETT. Física: Para ciencias e ingeniería, Vol. 1, (4ª edición). Editorial MC GRAW-HILL. SEARS, ZEMANSKY, YOUNG. Física Universitaria. Editorial Fondo Educativo Interamericano (12. Edición). http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/arquimedes/arquimedes.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Arqu%C3%edes
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