Flotación

PRÁCTICA DE FLOTACIÓN

Introducción El objetivo de esta práctica es aplicar los teoremas de flotación a distintos objetos, en nuestro caso, un cilindro y una esfera. Indirectamente, pusimos a prueba nuestra intuición. Es importante desarrollar un buen criterio para adquirir órdenes de magnitud en cuanto a posibles resultados de problemas a los que nos enfrentemos. Revisión teórica La prácticase basa principalmente en el Teorema de Arquimides. Este teorema dice que un cuerpo flotante o sumergido sufre un empuje hacia arriba producido por una fuerza igual al peso del fluido desalojado. Esta fuerza se denomina empuje de flotación y se aplica en el centro de empuje, que es el centro de gravedad del volumen desplazado. Es importante el concepto de estabilidad, que nos dice que un cuerpo queflota en un líquido estático tiene una estabilidad vertical. Esta puede ser: Estabilidad lineal o direccional: existe solo equilibrio estable, ya que cualquier variación de posición tiende a devolver al cuerpo al equilibrio. Estabilidad rotacional: existen tres tipos: · Equilibrio estable: ante pequeñas variaciones de posición, el cuerpo vuelve al equilibrio. . Equilibrio inestable: ante unpequeño cambio de posición se pierde el equilibrio. . Equilibrio neutro: el equilibrio no depende de los cambios de posición.

Otros conceptos importantes en la práctica han sido: Metacentro: punto donde intersecta el eje de simetría con el eje del empuje de flotación. Centro de presiones: Punto donde se ejercela resultante de las presiones. Distinto al centro de gravedad excepto en superficieshorizontales. Para calcularlo utilizamos:

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Volumen de carena: Es el volumen sumergido del cuerpo. Lo calculamos con ayuda del limnímetro, pero debido a la dificultad para leer la altura exacta de la parte sumergida, la calcularemos a partir de la altura de la parte emergida.

Instrumentación Para el desarrollo de la práctica, utilizamos un depósito de agua, un cilindro y una esfera, unabáscula, un limnímetro y un calibre.

Describiremos a continuación los intrumentos de medida de masa y longitudes: 

Calibre: consiste en una regla graduada por lo general en milímetros con dos mandíbulas o piezas metálicas entre las que se coloca la pieza a medir. Una de ellas es fija mientras que la otra, móvil, lleva un nonius acoplado.. Posee un error de resolución de 0.05 mm. Balanza deprecisión: Mide con exactitud el peso del objeto pesado y repite el mismo resultado siempre que se esté pesando el mismo elemento a través del tiempo. Limnímetro: Dispositivo instalado para medir el nivel de la superficie del líquido con relación a un nivel de referencia. Posee un error de resulución de 0.1mm

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Desarrollo de la práctica En primer lugar, medimos la masa y las dimensiones de laspiezas para calcular posteriormente su densidad. Para ello utilizamos la báscula y el calibre. Para obtener el resultado deseado, utilizaremos la fórmula de la densidad:

Donde: = densidad m= masa V= volumen

Posteriormente, ya que el objetivo es comparar la densidad obtenida a partir de la fórmula anterior con la obtenida utilizando el Principio de Arquímedes, debemos introducir las piezas en eldeposito de agua y calcular el volumen sumergido a partir de la medición con el limnímetro la altura de la parte emergida. Finalmente, compararemos los resultados obtenidos en los dos apartados y realizaremos y realizaremos unos gráficos para representar como varia la cota máxima emergida de la pieza cilíndrica al cambiar su altura, su radio y su densidad y calcularemos la cota máxima sumergidapor el cilindro y un cono adosado a cada extremo del cilindro.

Resultados y Discusión  Cálculo de la densidad de las piezas a partir de su peso y a partir del volumen de carena considerando la densidad del agua 1000kg/cm3. Comparad los dos resultados.

Masa Diámetro Altura (H) h superficie agua h superior cuerpo Volumen

CILINDRO 0.406 kg 7 cm (r=3.5 cm) 12.855 cm 47.28 cm 48.27 cm...