Laboratorio de fluidos fisica 3

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LA DENSIDAD DE UN FLUIDO CUANDO UN CUERPO ES SUMERGIDO
Emerson Morales
Departamento de Ingeniería Industrial. Nivelación FCECEP-UAO
eldurometo@hotmail.com

Laboratorio N°1

Resumen

En este laboratorio lo que se busca experimentar es el cambio de la densidad de un fluido cuando un cuerpo es sumergido en esté. Consta de la medición de tres cilindros determinando la densidad, el volumen ymasas (las cuales son masa al aire y masa sumergida), para esto se determina utilizando un sensor de fuerza (sensibilidad -50N a 50N). Suspendido de un soporte. Todas estas lecturas serán recopiladas mediante la interfaz Pasco Science Workshop y graficadas por el Data studio. Luego esta información se analizara para la realización del informe que incluye, el empuje, la fuerza y sus respectivasincertidumbres y errores

Introducción

Lo que se pretende en este laboratorio es precisamente analizar el comportamiento de las fuerzas que ejercen los líquidos sobre los sólidos que manipularemos de manera experimental. Según el principio de Arquímedes de la flotación el cual establece que todo cuerpo que se sumerge en un fluido experimenta una fuerza ejercida en sentido contrario a su peso yque es igual, en magnitud al peso del fluido desalojado.

Los objetivos que se quieren lograr en esta práctica de laboratorio son los siguientes:

• Evidenciar prácticamente la teoría recibida en clase sobre el principio de Arquímedes.
• Establecer la diferencia entre los pesos y las fuerzas de empuje que ejercen los líquidos sobre la masa sumergida y al aire.
• Comprobar el volumen dealgunas masas por volumen desplazado en una probeta de 100ml y también poder determinar su densidad.
• Conocer y aprender a utilizar los instrumentos tales como la báscula y el sensor de fuerza con sus respectivas calibraciones, así poder medir de una manera acertada las distintas densidades que puede presentar un fluido cuando un cuerpo es sumergido.

Metodología

Inicialmente se calibrael sensor de fuerza, en el programa data estudio, se determina la medida del la fuerza de tensión (N) vs el volumen desalojado (ml); Se ubica sobre el banco de altura variable debajo del sensor la probeta con mas o menos sesenta ml de agua, se tara el sensor de fuerza

Luego se pesaron tres tipos de cilindros de diferentes materiales (bronce, caucho, aluminio). Se calcula la masa de cada uno deellos, comprobando este dato se toma la primera lectura con el cilindro fuera del agua este punto debe de ser igual o aproximado al cálculo hallado anteriormente, se sumerge el cilindro hasta que el fluido se desplace un mililitro y se toma la lectura, se repite este procedimiento hasta que el cilindro se encuentre totalmente sumergido. Y así conocer la densidad del fluido a la temperatura de 20grados Celsius.

Utilizando un sensor de fuerza sus especificaciones son: Rango de medida ±50N, Resolución 0,0305N, Máxima variación temporal detectable 25N/ms, Relación fuerza/voltaje 160m V/N, Ruido en la señal de salida ±2mV. Una probeta con agua aproximadamente 60ml con graduación a 100ml. Un interfaz Pasco ScienceWorkshop. Bascula sartorius.
Según la ley de Newton, cuando un objeto seencuentra suspendido la sumatoria de las fuerzas que actúan sobre él son iguales a cero, de acuerdo a la siguiente ecuación.

1. [pic]

La fuerza de empuje según el principio de Arquímedes está representada por:

2. [pic]
[pic][pic]

La figura anterior muestra las fuerzas que actúan sobre el cilindro sumergido en un fluido, y como se desplaza el agua dentro de la probeta.
De acuerdo ala figura anterior y de las ecuaciones anteriores se tiene

3. [pic]

Despejando la tensión T se tiene:

4. [pic]

5. [pic]

Resultados

Diagrama #1

[pic]

En el grafico se puede visualizar los datos tomados con el sensor de fuerza, la primera línea de orden ascendente corresponde a los datos del cilindro de bronce, la segunda a los datos del cilindro de aluminio, y...
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