Laboratorio Principio De Arquimedes

RESUMEN

En el presente laboratorio se pretende comprobar el principio de Arquímedes, que afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del fluido desplazado, esto se comprobará al introducir objetos de diferentes materiales como: cobre, aluminio, polímero y madera, en una probeta con agua y luego en agua-sal. Con la ayuda delsoftware DataStudio se toman datos por medio del sensor de fuerza, este sensor, posee una cuerda que sostiene el objeto que es sumergido cuidadosamente (cada 1mL) hasta su totalidad, obteniendo de este ensayo una gráfica de Fuerza vs. Volumen correspondiente al peso aparente del cuerpo sumergido.


INTRODUCCION

Para comprobar experimentalmente el principio de Arquímedes se anexaránconocimientos teóricos al respecto. En este Laboratorio se busca demostrar el efecto de la fuerza de empuje sobre un cuerpo (objeto de diferente material) a medida que es sumergido en un fluido y encontrar la densidad de este. Se debe tener en cuenta que la fuerza registrada por el sensor en los gráficos de F vs. V, es correspondiente a la tensión T de la cuerda suspendida en el sensor (peso aparente W’ delcilindro sumergido). De este peso aparente es posible despejar la fuerza de empuje (Arquímedes) para que sea posible su aplicación más adelante.
El principio de Arquímedes como se cito anteriormente, afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del fluido desalojado. Debido a esta fuerza de empuje, el peso aparente de los cuerpos esdiferente en el agua, que en el aire o en el mar. Todos alguna vez hemos experimentado una fuerza de empuje cuando estamos sumergidos en una piscina y notamos que nuestro peso es mucho menor.

El principio de Arquímedes se puede demostrar al estudiar las fuerzas que un fluido ejerce sobre un objeto suspendido. Considérese un disco de área A y altura H el cual está completamente sumergido en unfluido. Recuérdese que la presión a cualquier profundidad h en un fluido esta dada por:

P = pg h

En donde p es la densidad de masa del fluido y g la aceleración de la gravedad. Si se desea representar la presión absoluta dentro del fluido, se debe sumar la presión externa ejercida por la atmósfera. La presión total hacia abajo P1 en la cara superior del disco, es por tanto

P1 = Pa + pg h1hacia abajo

En donde Pa es la presión atmosférica y h1 es la profundidad superior del disco. Analógicamente, la presión hacia arriba P2 sobre el fondo del disco

P2 = Pa + pg h2 hacia arriba

Donde h2 es la profundidad a la parte inferior del disco. Puesto que h2 es mayor que h1, la presión sobre la base del disco excederá la presión sobre la cara superior, y el resultado será unafuerza neta hacia arriba. Si la fuerza hacia abajo se representa por F1 y la fuerza hacia arriba por F2 , puede escribirse

F1 = P1 A F2 = P2 A

La fuerza hacia arriba ejercida por el fluido sobre el disco se llama empuje y se expresa mediante

Fe = F2 – F1 = A (P2 – P1)
= A(Pa + pg h2 – Pa – pg h1)
= Apg (h2 – h1) = Apg H

Donde H = h1 – h2 es laaltura del disco. Finalmente si se recuerda que el volumen del disco es V = A H, se obtiene el siguiente resultado importante

Fe = pg V = m g

Empuje = Peso del fluido desalojado

Objetivos
* Verificar experimentalmente el principio de Arquímedes.
* Observar el efecto de la fuerza de empuje sobre un cuerpo a medida que es sumergido en un fluido.
* Aplicar el principio de Arquímedespara encontrar la densidad de un fluido.

MATERIALES Y METODOS

Material Utilizado

* Interfaz ScienceWorkshop
* Cilindros de diferentes materiales
* Banco de altura graduable
* Probeta graduada de 100mL
* Piola
* Agua
* Sensor de Fuerza (suspendido de un soporte)
* Sal
Se inicia el laboratorio con el debido pesaje de los objetos de diferentes materiales...