Arquimides

EXPERIMENTO No. 1
EL PRINCIPIO DE ARQUIMIDES
OBJETIVO:

1. Verificar el principio de Arquímedes.
2. determinar la densidad de un fluido.

APARATOS Y MATERIALES:

Una balanza, un dinamómetro, un soporte, un beaker de 250 ml, un paralelepípedo metálico, cuerda, una probeta de 100 ml, recipiente de expansión, liquido de densidad desconocida.

TEORIA:

PRINCIPIO DE ARQUIMEDES: Uncuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza de empuje de Fe hacia arriba de magnitud igual al peso del fluido desplazado:

Fe= mfg=pfVcg
Donde:
mf = masa del fluido.
g = aceleración de la gravedad.
pf = densidad del fluido.
Vc = volumen del cuerpo sumergido.

Para verificar el Principio de Arquímedes hay que determinar la fuerza de empuje por medición directa y por cálculo delas tres cantidades del lado derecho de la ecuación (1).
Se presentan dos posibilidades para medir la fuerza de empuje:

a. Medición directa del peso del cuerpo fuera y dentro del agua:

La fuerza de empuje, que experimenta el cuerpo cuando esta sumergido en el fluido, simplemente la diferencia de su peso afuera y adentro del líquido medido con una balanza de resorte:

Fe= Ff - FdDonde: Ff = fuerza ejercida sobre el cuerpo fuera.
Fd = Fuerza ejercida sobre el cuerpo dentro.


Ff




b. Medición de la fuerza ejercida sobre el líquido sin y con el cuerpo sumergido:





















La tensión en el hilo es menor en el caso del cuerpo sumergido, porque el líquido lo soporta con la fuerza deempuje.

Diagramas de Cuerpo Libre para el sistema del recipiente con el líquido:

Cuerpo afuera del líquido:

Fbf Fbd


Fe
Fr
Fr

Donde: Fbf = Fuerza del soporte de la balanza sobre el sistema con el cuerpo fuera del liquido.
Fbd = fuerza del soporte de la balanza sobre el sistema con el cuerpo dentro del liquido.
Fr = fuerza de gravedad del recipiente conliquido.

Entonces, para calcular la fuerza se necesitan medidas de las dos fuerzas de soporte y luego:
Fe= Fbd – Fbf
















PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

a. Medición directa del peso del cuerpo afuera y adentro del agua:

* Colgar el cilindro con el hilo en la balanza de resorte y anotar su peso.
* Verter 350ml de agua en el beaker ysumergir el cilindro en el agua, de forma que no toque el fondo ni la pared del beaker. Anota su peso cuando el cuerpo esta sumergido.
TABLA 1
No. | Ff (N) | Fd (N) |
1 | 1.1 | 0.78 |






b. Medición de la fuerza ejercida sobre el líquido sin y con el cuerpo sumergido:

* Poner el beaker con el agua sobre la balanza y medir su masa mb
* Colocar el cilindrototalmente seco dentro del beaker, sin que roce las superficies y asegurarse de que este completamente sumergido. Medir la masa mbd.
TABLA 2
Masa (kg) | 1 |
mbf | 350.5 |
mbd | 389.8 |


c. Medición del volumen del cuerpo:

El volumen del cilindro es medido por la diferencia entre el volumen del agua y cilindros juntos y el del agua.
* Verter aproximadamente 60 ml deagua en la probeta de 100 ml y cuidando del menisco leer el volumen exacto del agua Va.
* Poner el cilindro totalmente seco en la probeta y asegurarse de que este completamente sumergido. Leer el volumen exacto del agua más el cilindro Vb.

TABLA 3
| 1 |
Va (ml) | 60 |
Vb (ml) | 99 |

d. determinación de la densidad de un líquido:
* Realizar lo descrito en elinciso (a) del procedimiento experimental usando el liquido al que se le determinara la densidad.


TABLA 4
No. | FF (N) | Fd (N) |
1 | 1.1 | 0.6 |





















CÁLCULO Y ANALISIS DE RESULTADOS
1. Calcular la fuerza de empuje experimentada por el cuerpo según la ecuación (2).
Fe = Ff - Fd Ecuacion (2)
Fe = 1.1 – 0.78
Fe...