Empuje

LABORATORIO DE FLOTABILIDAD
Rafael Silva Córdova
Juan Carlos Medina Magdaleno
Ester López Donoso
Departamento de Matemáticas y Física
Universidad de Playa Ancha
Valparaiso
CHILE

Resumen
La presente propuesta es un software educativo que simula un
experimento de la Física clásica, el cual permite determinar en forma
experimental la existencia y dependencia de la fuerza de flotabilidad o
empuje.Este software está orientado a ser utilizado en cursos de pre-grado de
carreras universitarias, y puede ser fácilmente adaptado a niveles de
enseñanza media.

I. Introducción
La fuerza de flotabilidad fue descubierta por Arquímides en el siglo III a.C.
Su postura fue realizada a través de un principio que lleva su nombre, el cual establece:
" Un cuerpo que se sumerge en un fluido experimenta unafuerza ascendente llamada
empuje y que es igual al peso del fluido desplazado por él ". Este principio de carácter
empírico fue posteriormente avalado mediante las leyes de Newton. Donde, la fuerza de
flotabilidad tiene su naturaleza en las presiones que ejerce el fluido sobre el cuerpo ,
cuando éste se encuentra sumergido en su interior.
Para determinar la dependencia de la fuerza de flotabilidaden forma
experimental se utiliza un cuerpo cilíndrico que cuelga de un dinamómetro, y al cual se
empieza a sumergir lentamente en un recipiente con agua.
El software debe ser instalado en equipos DX2 - 486 con tarjeta gráfica
VGA o SVGA, y de preferencia con monitor color.

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Cad.Cat.Ens.Fis., v.14,n1: p.56-63, abr.1997.

II. Estructura del programa
El software está construído de tal manera, queel menú principal contiene
los siguientes aspectos:

OBJETIVOS TEORIA EQUIPO LABORATORIO DATOS SALIR
LABORATORIO DE FLOTABILIDAD

DIGITE SU OPCION

II.1 Objetivos

Objetivo General:
Determinar en forma experimental el principio de Arquímides.

Objetivos Específicos:
1.- Calcular la fuerza de flotabilidad o empuje ejercida sobre un cuerpo que se
encuentra parcialmente sumergido en un fluido.Córdova, R.S. et al

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2.- Determinar una relación funcional entre el empuje y la cantidad del cuerpo
sumergido.
3.- Establecer el principio de Arquímides.

II.2 Marco teórico
Cuando un cuerpo se sumerge en un fluido desplaza una cierta cantidad de
liquido, igual al volumen de la parte sumergida por él. El cuerpo experimenta una
fuerza ascendente llamada flotabilidad o empuje. Este fenómeno esexplicado mediante
el principio de Arquímides, que dice: " Un cuerpo que se sumerge en un fluido
experimenta una fuerza ascendente llamada empuje y que es igual al peso del fluido
desalojado por el cuerpo ".

E = (mg)fluido desalojado =
donde

g Vs

(II.1)

es la densidad del fluido, Vs el volumen de la parte sumergida del cuerpo.

El principio de Arquímides fue enunciado en forma empírica, el cualfue
confirmado posteriormente mediante las leyes de Newton. La naturaleza del empuje se
debe a una resultante de las fuerzas provocadas por el fluido, causado por diferencias de
presiones que existen en él. Como las presiones son mayores en las partes más
profundas del fluido, y las fuerzas laterales se cancelan, hace que la fuerza resultante
sea ascendente.

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Cad.Cat.Ens.Fis., v.14,n1: p.56-63,abr.1997.

II.3 Equipo
En esta alternativa el software permite visualizar en la pantalla la
descripción y funcionamiento de cada uno de los instrumentos que componen el equipo
de laboratorio.

II.4 Laboratorio
Corresponde a la etapa en el software donde se realiza la experimentación,
como si se realizará en un laboratorio real.
Los pasos a seguir son los siguientes:
1.- Marque la alternativaLaboratorio en el menú principal.
2.- Con la alternativa Agua, comience a entregar agua al recipiente hasta que el
cuerpo colgante quede sumergido en la primera marca, 1 centímetro.
3.- Digite la letra I, de Ingreso de Datos, e ingrese el valor correspondiente al
empuje y a la cantidad sumergida. Apriete ENTER y su medición quedará automáticamente
registrada.
4.- Nuevamente con la alternativa Agua,...