1 principioarquimides

 PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

Bernardo Bohorquez Diaz, Diana Marcela Gómez, Juan Carlos Triviño Preciado,
María Alejandra Puerto Gómez, Wilfredy Idarraga Cadena
bbohorquezd@libertadores.edu.co, dmgomezg01@libertadores.edu.co, jctrivinop@libertadores.edu.co,
mapuertog@libertadores.edu.co, widarraga@libertadores.edu.co

RESUMEN
Basados en el principio de Arquímedes, se intentó conseguir informaciónsuficiente de las medidas de fuerzas actuando sobre un objeto. Esta información puede ser útil para objetos cuya densidad no supera a la del líquido en donde éste está inmerso.

PALABRAS CLAVE: principio de Arquímedes, densidad, fuerza empuje
1. INTRODUCCIÓN
En la naturaleza encontramos una serie de fenómenos que suceden a diario y que en algunas ocasiones pasan desapercibidos para nuestrosojos. Él poder comprender de manera más amplia estos fenómenos nos ayuda a entender mejor cómo se comportan algunas fuerzas que entran en acción bajo ciertas circunstancias.
Lo que se pretende en este laboratorio en precisamente analizar el comportamiento de las fuerzas que ejercen los líquidos sobre algunos sólidos que manipularemos de manera experimental.
2. MATERIALES

Balanza digital
BeakerCalibrador
Cuerpos sólidos
Dinamómetro
Hilo

3. MARCO TEÓRICO
El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma 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». Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y se mide en Newton (en el SI). El principio deArquímedes se formula así:
(1)
Δ
Δ
Δ
(2)

Donde p es el empuje , ρ es la densidad del fluido, V el «volumen de fluido desplazado» por algún cuerpo sumergido parcial o totalmente en el mismo, g la aceleración de la gravedad y m la masa, de este modo, el empuje depende de la densidad del fluido, del volumen del cuerpo y de la gravedad existente en ese lugar. El empuje (encondiciones normales  y descrito de modo simplificado actúa verticalmente hacia arriba y está aplicado en el centro de gravedad del fluido desalojado por el cuerpo; este punto recibe el nombre de centro de carena.


Figura 1
Supongamos un cuerpo sumergido de densidad ρ rodeado por un fluido de densidad ρf. El área de la base del cuerpo es A y su altura h.
Figura 2

La presión debida al fluido sobre labase superior es , y la presión debida al fluido en la base inferior es  La presión sobre la superficie lateral es variable y depende de la altura, está comprendida entre p1 y p2.
Las fuerzas debidas a la presión del fluido sobre la superficie lateral se anulan. Las otras fuerzas sobre el cuerpo son las siguientes:
Peso del cuerpo, mg
Fuerza debida a la presión sobre la base superior, p1·A
Fuerzadebida a la presión sobre la base inferior, p2·A
En el equilibrio tendremos que:

O bien,
(3)
Como la presión en la cara inferior del cuerpo p2 es mayor que la presión en la cara superior p1, la diferencia es ρf*g*h. El resultado es una fuerza hacia arriba ρf*g*h·A sobre el cuerpo debida al fluido que le rodea.
Como vemos, la fuerza de empuje tiene su origen en la diferencia de presión entre laparte superior y la parte inferior del cuerpo sumergido en el fluido.
Con esta explicación surge un problema interesante y debatido. Supongamos que un cuerpo de base plana (cilíndrico o en forma de paralepípedo) cuya densidad es mayor que la del fluido, descansa en el fondo del recipiente.
Si no hay fluido entre el cuerpo y el fondo del recipiente ¿desaparece la fuerza de empuje?, tal como se muestraen la figura 3

Figura 3
Si se llena un recipiente con agua y se coloca un cuerpo en el fondo, el cuerpo quedaría en reposo sujeto por su propio peso mg y la fuerza p1A que ejerce la columna de fluido situada por encima del cuerpo, incluso si la densidad del cuerpo fuese menor que la del fluido. La experiencia demuestra que el cuerpo flota y llega a la superficie.

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL...