Fluidos

Introducción

En las siguientes hojas se pretende demostrar mediante una practica dentro del laboratorio, el principio de Arquímedes establece que todo cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido experimenta una fuerza ascendente o empuje igual al peso de fluido desplazado:

Empuje = Peso de fluido desplazado
E = ρ Vd g

donde Vd es el volumen de fluido desplazado, ρ es su densidady g es la aceleración de la gravedad.
Al analizar las fuerzas que intervienen cuando un cuerpo sólido se suspende de un hilo y se sumerge en un líquido se obtiene que, en equilibrio.
W = T + E

donde W es la magnitud del peso del sólido (fuerza que ejerce la Tierra sobre el cuerpo) y T es la tensión que ejerce el hilo sobre el cuerpo.
Para lograr el objetivo se utilizaron 3 piezas dediferente tamaño y peso, las cuales fueron pesadas en más de una ocasión, con la finalidad de disminuir los posibles errores de medición.
Las mencionadas piezas no solamente fueron pesadas dentro de agua, se utilizo alcohol también, lo que nos permitirá comparar los resultados y elaborar conclusiones con respecto a las diferencias analizadas.

Material de laboratorio utilizado

1. Balanza granatariade 0.01 g.
2. Tres piezas cilíndricas de aluminio. El experimento puede realizarse con otros materiales. Lo importante es que tengan mayor densidad que los líquidos que se usarán y que su volumen sea relativamente sencillo de medir.
3. Un vernier.
4. Agua.
5. Alcohol.
6. Hilo.
7. Un vaso de precipitados de 200 ó 250 ml.

Procedimiento

1. Calibre la balanza para que marque cero cuando noexista ningún objeto sobre ella.
2. Amarre un hilo a la primera pieza de aluminio, procurando que éste no sea demasiado largo. Cuelgue la pieza de la parte inferior de la balanza y mida su peso.
3. Vierta agua en un vaso de precipitados y colóquelo en la base especial de la balanza. Procure que el agua ocupe alrededor de las tres cuartas partes del vaso.
4. Sin descolgar el sólido de labalanza, sumérjalo totalmente en el agua. Tenga el cuidado de que la pieza quede completamente sumergida y que la misma no toque el fondo del vaso ni sus paredes. Tome nota de la lectura que indica ahora la balanza. Para disminuir las posibles fuentes de error, evite derramar agua en el plato de la balanza.
5. Repita los pasos 1 al 4 en varias ocasiones, teniendo el cuidado de calibrar a cero labalanza.
6. Descuelgue la pieza y con el vernier mida sus dimensiones. Determine ahora su volumen y analice cuál fue el volumen de líquido desplazado por la pieza al sumergirla.
7. Repita los pasos 1 al 6 para la segunda y tercera piezas de aluminio.
8. Repita este procedimiento para todas las piezas, pero ahora utilizando petróleo o etanol.

Desarrollo
|veces |sin agua |conagua |
|1 |35.2 grs |22.3 grs |
|2 |35.4 grs |22.3 grs |
|3 |35.3 grs |22.2 grs |
|Promedio= |35.3 grs |22.26 grs |


Datos iniciales de las piezas en contacto con agua

1ra pieza:
R=1.26 cm
H=2.5 cm
V= πr^2h
V= π(1.26)^2(2.5)
V= 12.46 cm³

|veces |sinagua |con agua |
|1 |35.4 grs |24.8 grs |
|2 |35.4 grs |22.3 grs |
|3 |35.1 grs |22.8 grs |
|Promedio= |35.3 grs |23.9 grs |


2da pieza:
R= 0.95 cm
H= 4.5 cm
V= πr^2h
V= π(0.95)^2(4.5)
V= 12.75 cm³


|veces |sin agua |con agua|
|1 |28 grs |18.1 grs |
|2 |28.1 grs |18.2 grs |
|3 |27.8 grs |17.9 grs |
|Promedio= |27.96 grs |18 grs |


3ra. Pieza:
R= 0.95 cm
H= 3.5
V= πr^2h
V= π(0.95)^2(3.5)
V= 9.92 cm³

Para los siguientes cálculos, las unidades fueron convertidas a kg y m, según...