Tension superficial

Objetivos generales:
-Determinar experimentalmente la densidad media de algunos cuerpos mediante la aplicación del principio de Arquímedes.
-Determinar el coeficiente de tensión superficial de un líquido.

Objetivos específicos:
-Comprender el significado de la densidad de un material y la densidad media de un cuerpo.
-Comprender cómo influye la relación de densidades de los objetos con elagua, y como algunos flotan y otros no.
-Determinar el coeficiente de tensión superficial mediante dos métodos: Primero empleando un anillo metálico en posición horizontal con el líquido y luego usando dos tubitos de vidrio atravesados por un hilo delgado sumergidos en una solución de agua y detergente.

Fundamento Teórico:
Densidad media
Aunque toda la materia posee masa y volumen, la mismamasa de sustancias diferentes que tienen, ocupan distintos volúmenes, así notamos que el hierro o el hormigón son pesados, mientras que la misma cantidad de goma de borrar o de plástico son ligeras. La propiedad que nos permite medir la ligereza o pesadez de una sustancia recibe el nombre de densidad. Cuanto mayor sea la densidad de un cuerpo, más pesado nos parecerá.

La densidad media sedefine como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. Así, como en el SI, la masa se mide en kg y el volumen en m3, la densidad se medirá en kg / m3. Ésta unidad de medida, sin embargo, es muy poco usada, ya que es demasiado pequeña. La mayoría de las sustancias tienen densidades similares a las del agua por lo que, de usar esta unidad, se estarían usando siempre números muygrandes. Para evitarlo, se suele emplear otra unidad de medida el gramo por centímetro cúbico (gr/cm3).
Empuje hidrostático: principio de Arquímedes
Los cuerpos sólidos sumergidos en un líquido experimentan un empuje hacia arriba. Este fenómeno, que es el fundamento de la flotación de los barcos, era conocido desde la más remota antigüedad, pero fue el griego Arquímedes (287-212 a. de C.) quien indicócuál es la magnitud de dicho empuje. De acuerdo con el principio que lleva su nombre, todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un líquido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del volumen de líquido desalojado.
La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes, como se indica en las figuras:
El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido enequilibrio con el resto del fluido.
La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones.


Aunque Arquímedes se valió de la experimentación para llegar a esta conclusión, este principio puede ser obtenido como consecuencia de la ecuación fundamental de la hidrostática. Si consideramos un cilindro sumergido en un depósito de agua, la fuerza de empuje quesufrirá es la resultante de las dos fuerzas que ejerce el líquido sobre las caras superior e inferior del cuerpo sumergido:
E = F2 – F1.
F1 es la fuerza ejercida por el fluido sobre la cara superior del cuerpo y está dirigida hacia abajo. La fuerza F2 es la ejercida por el fluido sobre la cara inferior del cuerpo y está dirigida hacia arriba. Utilizando la definición de presión (p = F/S),obtenemos
E = P2·S – P1·S
Utilizando el principio fundamental de la hidrostática (P = d·g·h) obtenemos
E = h2·dL·g·S – h1·dL·g·S = (h2-h1)·S·dL·g
Como (h2 – h1)·S es el volumen sumergido del cuerpo, que coincide con el volumen de líquido desplazado, se obtiene la ecuación:
E = V·dL·g = mL·g
Equilibrio de los cuerpos sumergidos
De acuerdo con el principio de Arquímedes, para que un cuerposumergido en un líquido esté en equilibrio, la fuerza de empuje E y el peso W han de ser iguales. En tal caso, la fuerza resultante R es cero y también lo es el momento M, con lo cual se dan las dos condiciones de equilibrio.
Equilibrio de los cuerpos flotantes
Si un cuerpo sumergido sale a flote es porque el empuje predomina sobre el peso (E>W). En este caso, existe un equilibrio entre peso y...