Principio de arquimedes

Principio de Arquímedes

Facultad de Ingeniería
Programa: Mecánica

RESUMEN

Uno de los objetivos de esta experiencia es aplicación del principio de Arquímedes para determinar la densidad de un sólido y la densidad de un líquido.
Una de las técnicas que se utilizó para la obtención de los resultados fue tomar los pesos en el aire y en el agua de la pieza de hierro, aluminio y la madera+ la pieza de hierro esta última así ya que como la madera es un sólido menos denso que el agua se le adapto la pieza de hierro. Para hallar la densidad del líquido extraño se hizo el mismo procedimiento y se tuvo en cuenta el volumen de la pieza, para aplicar el principio y obtener la densidad del líquido que teníamos enfrente. Todo esto se lo mostraremos al desarrollo de este informe.FUNDAMENTOS TEÓRICOS

El método de Arquímedes está vinculado al cálculo de densidades La densidad se define como la masa por unidad de volumen y es una propiedad intensiva de los cuerpos, a saber, que no depende de la cantidad de materia de los mismos. Cada elemento de la naturaleza tiene una densidad que le es característica y única.
Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza deempuje hacia arriba igual al peso del fluido que desaloja. Cuando se conoce la densidad del fluido por ejemplo si es agua, en virtud de este principio podemos determinar el volumen del cuerpo sumergido: 〖 F〗_(emp )= ρgV ρ es la densidad del agua, V es el volumen del cuerpo = volumen de agua desplazada, entonces V=F_emp/ρg, y la fuerza de empuje se obtiene de la pérdida aparente de peso delcuerpo: Waire – Wagua , y por la relación ρ_x= M/V , donde ρx es la densidad del material del cuerpo.
Para encontrar la densidad ρ_x de un líquido a partir del principio de Arquímedes, podemos usar un cuerpo auxiliar de volumen V, y la ecuación: ρ_x= F_emp/gV
MATERIAL UTILIZADO

Pieza de hierro
Pieza de aluminio
Pieza de madera
Recipiente de agua
Recipiente de ACPMHilo
Soporte universal
Balanza
PROCEDIMIENTO

I) DENSIDAD DE UN SÓLIDO MÁS DENSO QUE EL AGUA

Primero pesamos la pieza de aluminio con la balanza o dinamómetro ( peso en el aire W ), después se llenamos hasta la mitad un recipiente con agua y se sumergimos completamente la pieza de aluminio pero sin que llegue al fondo, lo pesamos nuevamente dentro del agua y anotamos el resultado(peso aparente, W’). Como este volumen de agua desplazada, corresponde al volumen de la pieza de aluminio entonces V=F_emp/ρg
NOTA: El procedimiento (I) se le aplico también a la pieza de hierro.

II) DENSIDAD DE UN SÓLIDO MENOS DENSO QUE EL AGUA.

Determinamos la densidad de una pieza de madera. Como la madera flota en el agua, colgamos de la madera una pieza de densidad mayor que el agua(es decir un lastre, que puede ser una pieza de hierro)
Pesamos la pieza de madera ( peso en el aire Wx del cuerpo problema )
Pesamos el lastre (peso en el aire WL del lastre)
Colgamos el lastre de la pieza de madera y sumergimos totalmente en el agua el conjunto, y ahora pesamos el conjunto dentro del agua.

III) DENSIDAD DE UN LÍQUIDO

Determinamos la densidad de un líquido a partirdel principio de Arquímedes, usamos una pieza auxiliar de aluminio o hierro.
1.) Pesamos la pieza auxiliar en el aire (peso real de la pieza Wp )
2.) Pesamos nuevamente la pieza auxiliar totalmente sumergida en agua.
3.) Registramos nuevamente el peso de la pieza auxiliar cuando estaba totalmente sumergida en el líquido problema.
RESULTADOS y DISCUSIONES

Para el procedimiento ( I )Materiales de la piezas: Pieza de aluminio, pieza de hierro

Waire (N) WAgua (N) Fempuje (N) Densidad del cuerpo (Kg⁄m^3 )
Pieza de aluminio 0.21 0.13 0.08 2573.5
Pieza de Hierro 0.61 0.52 0.08 7475.5

Demostración:

PIEZA DE ALUMINIO
Waire =0.21N
WAgua =0.13N
ρ agua= 1000Kg⁄m^3

(0.21-0.13)N=(1000 Kg/m^3 )(9.8 m/s^2 )V
(0.21-0.13)Kg m/s^2 =(1000 Kg/m^3 )(9.8 m/s^2 )V...