Fluidos - Empuje

Ensayo 3: Empuje sobre cuerpos sumergidos

1. Objetivo

Observar la Ley de Arquímedes experimentalmente y verificar sus resultados.

2. Aspectos Teóricos
Principio de Arquímedes
Principio físico, el cual afirma que un cuerpo sumergido en un fluido en reposo, recibe una fuerza (empuje hidrostático o de Arquímedes) de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desplaza.Matemáticamente:
E = mg = ρgV
Donde E es el empuje, ρ es la densidad del fluido, V es el volumen de fluido desplazado por un cuerpo sumergido parcial o totalmente en el mismo, g la aceleración de la gravedad y m la masa. El empuje actúa en el centro de gravedad del fluido desalojado por el cuerpo.

3. Procedimiento

Se verifica el cero en la balanza.
Se coloca el recipiente en la balanzay cuelga el cilindro con la ayuda de una vara empotrada.
Se vierte agua en el recipiente hasta sumergir parcialmente el cilindro y se registra el peso total.
Se mide la profundidad sumergida del cilindro con la ayuda de una wincha.
Se retira el cilindro y se anota el peso.
Se repite el procedimiento dos veces.

4. Cálculos y Resultados

Diámetro del cilindro: 7 cm
Temperatura del agua:24°C
Peso específico del agua (a 24°C)



 ρ24°C = 0.998 g/cm3
Peso c/cilindro (g)
Peso s/cilindro (g)
Profundidad sumergida (cm)
Empuje E1 (g)
Empuje E2 (g)
988
655
8.5
333
326.46
667
517.1
4.1
149.9
157.47

Cálculo de empujes E1 y E2:
E1 = Peso c/cilindro – Peso s/cilindro
E1 = 988 – 655 = 333 g
E’1= 667 – 517.1 = 149.9 g
E2 = Vsumergido*ρfluido:
E2= π*(3.52)*(8.5)*0.998 = 326.46 g
E’2= π*(3.52)*(4.1)*0.998 = 157.47 g

5. Fuentes de Error

Mala calibración de los instrumentos de medición en este caso sería la balanza

La falta de experiencia de los operarios, que vendríamos a ser los que conformamos el grupo ya que se realizaron más de dos ensayos para la experiencia 3 debido a resultados incoherentes.

Al sacar el cilindrodel envase con agua este llevaba consigo agua adherida a su superficie, lo cual disminuía el peso del envase sin el cilindro.

6. Conclusiones
Por medio de este experimento se puede concluir que siempre actuará una fuerza de empuje igual al volumen desplazado por el cuerpo sumergido; además:
Si el peso del cuerpo < empuje  el cuerpo flota
Si el peso del cuerpo > empuje  el cuerpo se hunde
Siel peso del cuerpo = empuje  el cuerpo está en equilibrio
7. Bibliografía:
























Ensayo 4: Flotación de cuerpos

1. Objetivo

Analizar el comportamiento de un cuerpo sobre un fluido al variar la posición del centro de gravedad.

2. Aspectos Teóricos
La estabilidad de un cuerpo parcial o totalmente sumergido esvertical y obedece al equilibrio existente entre el peso del cuerpo (W) y la fuerza de empuje (FF):
 

 FF = W    (en el equilibrio)
Ambas fuerzas son verticales y actúan a lo largo de la misma línea. El empuje estará aplicado en el centro de gravedad del fluido desplazado (CF) y el peso estará aplicado en el centro de gravedad (CG).
Cuando el cuerpo está en equilibrio, los ejes AA’ y BB’coinciden y la fuerza de flotación y el peso actúan sobre la misma línea vertical, por tanto son colineales.














Al inclinar el cuerpo un ángulo pequeño, el volumen sumergido habrá cambiado de forma, por lo que CF habrá cambiado de posición. También, el eje AA’ sigue estando en dirección vertical y es la línea de acción de la fuerza de empuje. Por otro lado, el eje BB’ que pasapor CG habrá rotado con el cuerpo. Ahora los ejes AA’ y BB’ forman un ángulo entre sí igual al ángulo de rotación. El punto donde intersectan ambos ejes se llama Metacentro (M). 



Cuando el metacentro (M) se encuentra por encima del centro de gravedad CG, el cuerpo presenta equilibrio estable; cuando se encuentra por debajo de CG el equilibrio es inestable y cuando coincide con CG, está en...