Hidrostática e hidrodinámica

 UNITEC


Actividad experimental

Fecha de entrega: 08/07/13

Asignatura: Física


Unidad 5: Hidrostática e hidrodinámica


Tema: Fuerza de empuje

















Objetivos






a)Observar la accion de la fuerza de empuje sobre un cuerpo sumergido en un fluido.


b)Entender el Principio de ArquimedesIntroducción




-Cuando nos sumergimos en una piscina o en el mar,parece que somos mas ligeros.

-Los globos se elevan en el aire al soltarlos

-Un trozo de hierro no flota, en general,sobre el agua, pero si le damos la forma adecuada, pensemos en un barco, vemos que flota

-Cuando ponemos un hielo en un vaso de agua
Antecedentes teóricos

FUERZA DEEMPUJE
Cuando se sumerge un cuerpo en un líquido parece que pesara menos. Lo podemos sentir  cuando nos sumergimos en una piscina, o cuando tomamos algo por debajo del agua, los objetos parecieran que pesan menos. Esto es debido a que, todo cuerpo sumergido recibe una fuerza de abajo hacia arriba.
Cuando en un vaso lleno de agua sumergimos un objeto, podemos ver que el nivel del líquido sube yse derrama cierta cantidad de líquido. Se puede decir que un cuerpo que flota desplaza parte del agua.

El líquido ejerce fuerza hacia arriba.


 Arquímedes, quien era un notable matemático y científico griego, se percató de estas conclusiones mientras se bañaba en una tina, al comprobar cómo el agua se desbordaba y se derramaba, y postuló la siguiente ley que lleva su nombre:
Principio deArquímedes
Todo cuerpo sumergido en un líquido recibe un empuje, de abajo hacia arriba, igual al peso del líquido desalojado.
Cuerpos sumergidos
Sobre un cuerpo sumergido actúan dos fuerzas; su peso, que es vertical y hacia abajo y el empuje que es vertical pero hacia arriba.
Si queremos saber si un cuerpo flota es necesario conocer su peso específico, que es igual a su peso dividido por suvolumen.
Entonces, se pueden producir tres casos:
1.     si el peso es mayor que el empuje ( P > E ), el cuerpo se hunde. Es decir, el peso específico del cuerpo es mayor al del líquido.
2.     si el peso es igual que el empuje ( P = E ), el cuerpo no se hunde ni emerge. El peso específico del cuerpo es igual al del líquido.
3. Si el peso es menor que el empuje ( P < E ), el cuerpo flota. Elpeso específico del cuerpo es menor al del líquido.
Fórmula
Fuerza de empuje (B) = ρ V g

Cuando,
    ρ = Densidad del fluido.
    V = volumen desplazado.
    g = 9.8 (la gravedad).









Peso del fluido desplazado
En mecánica de fluidos, se habla de desplazamiento (o volumen desalojado) cuando un objeto se sumerge en un fluido, desplazándolo al ocupar su lugar. Elvolumen del fluido desplazado puede ser medido y, a partir de esto, se puede deducir el volumen del cuerpo sumergido (que debe ser exactamente igual al volumen del fluido desalojado).
Un objeto que se sumerge desplaza un volumen de líquido igual al volumen del objeto. Por el Principio de Arquímedes se sabe que el peso del objeto se obtiene multiplicado su volumen por la densidad del fluido. Si ladensidad del objeto es menor que la del líquido desplazado, el objeto flota; si es mayor, se hunde. En el caso de un objeto que flota, el peso de fluido desplazado será igual al peso del objeto.
Aplicaciones del desplazamiento
El desplazamiento se puede utilizar para medir el volumen de un objeto sólido, incluso si su forma no es regular. Existen varios métodos para realizar estas medidas. En uncaso se regista el aumento del nivel de agua cuando se sumerge el objeto en el agua. En un segundo método, el objeto se sumerge en un recipiente completamente lleno de agua, causando que se derrame. Entonces, se recoge el agua derramada y se mide su volumen.

PRINCIPIO DE ARQUIMEDES
El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que: «Un cuerpo total o parcialmente sumergido en...