Fuerza de empuje

FUERZA DE EMPUJE
RESUMEN
En este texto veremos qué es la fuerza de empuje y determinaremos la magnitud de
esta fuerza para algunos objetos al sumergirlos en distintos líquidos. Veremos cuándo esta
fuerza se pierde al introducir un objeto en un líquido y las fuentes de error que puede haber
en estos experimentos. Tendremos también la relación que hay entre la fuerza de empuje y
el peso delfluido que desplaza el objeto.

INTRODUCCIÓN
Cuando un cuerpo se sumerge en un líquido parece que el cuerpo pesa menos. Nos
sucede cuando entramos en una alberca y cargamos objetos dentro, los objetos parecieran
pesar menos. Esto se debe a que todo cuerpo sumergido recibe una fuerza de abajo hacia
arriba llamada fuerza de empuje. Esta fuerza es explicada por el principio de Arquímedes.
Elprincipio 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

(1)

donde Vd es el volumen de fluido desplazado, ρ es su densidad y g es la aceleración de la
gravedad. Al analizar las fuerzas que intervienen cuando un cuerpo sólido sesuspende 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), E
es el empuje que el líquido ejerce sobre el cuerpo y T es la tensión que ejerce el hilo sobre
el cuerpo[1]. El objetivo de esta práctica es determinar la fuerza de empuje.

MÉTODO EXPERIMENTAL
Para este experimento sehizo uso de un dinamómetro, un tripié, un vaso de
precipitados de 600 ml, hilo, agua, alcohol, sal y cuatro cilindros de diferente material.

Primeramente, medimos las dimensiones de los cilindros y obtuvimos su volumen.
En seguida, sobre el tripié colocamos el dinamómetro suspendido en el aire. Colocamos un
trozo de hilo a los cilindros de tal manera que pudieran quedar suspendidos en eldinamómetro.
Con el dinamómetro en el tripié, medimos la masa de cada uno de los cilindros en el
aire. Colocamos agua en el vaso de precipitados cuidando que al sumergir los cilindros el
agua no se derramara. Después, con el dinamómetro medimos la masa de cada cilindro
dentro del agua.
Repetimos este procedimiento sustituyendo el agua por alcohol y agua con sal.
Debemos tomar en cuenta quelas mediciones fueron repetidas varias veces y los datos que
se mostrarán y fueron usados para los cálculos son el valor promedio de estas mediciones.
El siguiente diagrama ilustra el dispositivo utilizado.

Diagrama
Experimental [2]

RESULTADOS
DISCUSIÓN

Y

Los datos obtenidos por
sustancia se mostrarán en las
tablas.
Pieza

1
2

cada
siguientes

Masa en
el aire
32 g
±2.5 g

Masa en
el agua
12 g
± 2.5 g

FE

Vd

0.196 N
± 0.049 N

20.42 cm3
± 0.5 cm3

61 g
± 2.5 g
82 g

41 g
± 2.5 g
24 g

0.196 N
± 0.049 N
0.568 N

20.42 cm3
±0.5 cm3
59.19 cm3

3

± 2.5 g
± 2.5 g
± 0.049 N
± 0.5 cm3
182 g
164 g
0.176 N
18.34 cm3
4
± 2.5 g
± 2.5 g
± 0.049 N
±0.5 cm3
Tabla 1. Muestra los valores obtenidos al sumergir los cilindrosen el agua. El empuje se
obtuvo con la diferencia de masas multiplicadas por la gravedad, Vd se obtuvo dividiendo
el empuje entre la densidad del fluido por la gravedad. La densidad ρ del agua es 0.9792
g/cm3 [3]
Pieza

Masa en
Masa en
FE
Vd
el aire
el alcohol
32 g
13 g
0.1862 N 23.98 cm3
1
± 2.5 g
± 2.5 g
± 0.049 N ± 0.5 cm3
61 g
41 g
0.196 N
25.25 cm3
2
± 2.5 g
± 2.5 g
±0.049 N ±0.5 cm3
82 g
26 g
0.5488 N 70.70 cm3
3
± 2.5 g
± 2.5 g
± 0.049 N ± 0.5 cm3
182 g
165 g
0.1666 N 21.46 cm3
4
± 2.5 g
± 2.5 g
± 0.049 N ±0.5 cm3
Tabla 2. Muestra los valores obtenidos al sumergir los cilindros en el alcohol. El empuje se
obtuvo con la diferencia de masas multiplicadas por la gravedad, Vd se obtuvo dividiendo
el empuje entre la densidad del fluido por la...