Laboratorio Principio de Arquimedes

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
INGENIERIA INDUSTRIAL
LABORATORIO DE TERMODINÁMICA Y FLUIDOS.
PRÁCTICA No. 3 DENSIMETRÍA DE SÓLIDOS - PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES


1. OBJETIVOS

Verificar el empuje o fuerza de flotación que sufre un cuerpo sumergido en un líquido.
Determinar la densidad de los sólidos mediante el principio de Arquímedes.

2. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICAPrincipio de Arquímedes:

Si queremos hallar los volúmenes y las densidades de sólidos, necesariamente debemos remitirnos a Arquímedes de Siracusa un famoso matemático griego, al que el rey le propuso un osado problema, que consistía en poder conocer si la corona que un orfebre le había fabricado era legítimamente de oro puro, o si por el contrario fue elaborada de una mezcla de metalespoco valiosos.

El hecho de lo anterior es que Arquímedes mientras se bañaba observó algo que le cambiaría la concepción que poseía sobre la relación entre la densidad y la masa de los cuerpos. Detalló que cuando se sumergía el agua almacenada en su bañera se salía en una misma proporción con la cantidad de masa de su cuerpo que sumergía, instantes después salió absorto de la bañera en pañosmenores gritando eufórico ¡“eureka”,”eureka”! (que en español significa lo he encontrado). El principio de Arquímedes se puede enunciar como, todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del volumen de fluido desalojado.

Fluido: Un fluido, es un cuerpo cuyas moléculas tienen entre sí poca coherencia, y toma siempre la forma del recipiente dondeestá contenido.

Fuerza de empuje: La fuerza de empuje, es una fuerza que aparece cuando se sumerge un cuerpo en un fluido. El módulo de ésta, viene dado por el peso del volumen del fluido desalojado. La fuerza se produce debido a que la presión de cualquier fluido en un punto determinado depende principalmente de la profundidad en que éste se encuentre (en otras palabras, a la cantidad defluido que tenga encima). Esta presión ejerce una fuerza sobre cualquier cuerpo sumergido en el fluido y tiene la propiedad ser perpendicular a la superficie del cuerpo.






La fuerza de empuje se formula así:



Donde E es el empuje, ρf es la densidad del fluido, V es el “volumen del fluido desplazado” por algún cuerpo sumergido parcial o totalmente en el mismo, g la gravedad y m lamasa. El volumen de líquido desalojado es igual al volumen del cuerpo sumergido según el principio de Arquímedes. De manera simultánea la fuerza de empuje se puede calcular con la siguiente ecuación:


Donde, es el peso del cuerpo en el aire y es el peso del cuerpo sumergido en el líquido.

Presión hidrostática:
Un fluido pesa y ejerce presión sobre las paredes del fondo del recipiente que locontiene y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en él. Esta presión, llamada presión hidrostática, provoca, en fluidos en reposo, una fuerza perpendicular a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la orientación que adopten las caras.

3. RESULTADOS

Cuerpo No. 1 Cuerpo No. 2Cuerpo No. 3
(Acero) (Bronce) (Aluminio)







3.1 TABLA 1. Cálculo de la densidad del agua: La densidad del agua obtenida experimentalmente será el dato utilizado en todo el desarrollo de la práctica.

Peso picnómetro vacío (g)
Peso picnómetro + agua (g)
Volumen (ml)
Densidad del agua (g/ml)26,2
76,7
50
1,01

3.2 TABLA 2. Volúmenes y densidad geométrica.


3.3 TABLA 3. Cálculo del empuje.

// Empuje.

// Cálculo de densidad mediante el empuje.

// Cálculo de densidad mediante el volumen de agua desplazado.

Cuerpo No.
Peso en el aire (N)
Peso en el agua (N)
Empuje (N)
Densidad por empuje (g/ml)
Vol. agua desplazada (ml)
Densidad por el vol....