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Determinación de la densidad de distintos cuerpos - Estudio experimental
del principio de Arquímedes.

P. D´Angelo Campos, N. C. Cagliotti y A. Sterverlynck
Universidad de San Andrés - Mayo 2001
RESUMEN
El objetivo de este trabajo es el estudio experimental del principio de
Arquímedes, para luego poder determinar la densidad de distintos cuerpos,
usando una técnica derivada de dichoprincipio. Para estudiar la validez del
principio de Arquímedes se utilizó una balanza electrónica sobre la que se colocó
un vaso de agua. En el mismo se sumergieron objetos de diferentes volúmenes
para poder ver las variaciones que se producían en la fuerza de empuje ejercida
por el agua. Así se pudo establecer la relación que hay entre estas dos variables
(volumen y fuerza de empuje), ycompararla con la que establece el principio de
Arquímedes. También se determinó la densidad de diferentes cuerpos, y se
compararon dichos datos con sus valores esperados.

INTRODUCCIÓN
La motivación que nos llevó a realizar esta investigación fue la contratación por
parte de un importante grupo empresarial dedicado a la compra de antigüedades en
subastas. Nuestro objetivo y función era la decomprobar la autenticidad y pureza de los
materiales de dichos objetos y así prevenirlos de posibles engaños y estafas.

EXPERIMENTO
Para llevar a cabo el objetivo de este experimento utilizamos un vaso de agua, un
cilindro y una balanza electrónica cuyo rango era de 200 grs. y sensibilidad menor a 0,1 gr.
El mismo consistió en la introducción del cilindro en el agua a diferentes profundidades,Densidad de distintos cuerpos por el método de Arquímedes -P. D´Angelo Campos, N. C. Cagliotti y A. Sterverlynck

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permitiéndonos esto contar con cuerpos de diferentes volúmenes. Por cada centímetro del
cilindro ingresado se tomó el valor de la fuerza de empuje, es decir la fuerza que ejerce el
agua sobre el cuerpo (el cual a su vez debe reaccionar sobre el agua y vaso con una fuerzaigual y opuesta).
Una vez que contamos con los datos, es decir la masa de empuje por centímetro de
cilindro, estos fueron ingresados a la computadora. Mediante la utilización de un software
adecuado se logró la representación gráfica del valor del empuje (Me) en función del
volumen sumergido. Para esto, con anterioridad, se estableció cual era el volumen del
cilindro por cada centímetro que seingresaba al agua.
La segunda parte del experimento fue llevada a cabo con el objetivo de encontrar las
densidades de distintos objetos, y para ello se utilizaron los siguientes elementos: una
balanza electrónica, un vaso medidor con agua, cable metálico y diversos objetos de
distintas composiciones. En primer lugar, se colocó el vaso con agua sobre la balanza
electrónica y se puso la balanzaen 0 para descontar el peso del vaso de agua. El próximo
paso fue introducir los objetos en el vaso sin que los mismos tocasen los bordes de éste. Se
tomó entonces la lectura de la balanza, para luego medir la masa del objeto independiente
del vaso de agua y mediante la fórmula, derivada del principio de Arquímedes, ρobjeto=
(mobjeo/mempuje).ρagua obtener su densidad. La derivación de dichafórmula se realizó de la
siguiente forma:

→

mE = Vcuerpo . ρAGUA ⇒ mE = mC . ρAGUA / ρcuerpo . ⇒

ρcuerpo = ρAGUA mC / mE.

mE = fuerza de empuje
V = volumen
ρ = densidad
mC = masa del cuerpo

El proceso se repitió con los distintos objetos y se obtuvieron sus respectivas
densidades. Finalmente se comparó la densidad de algunos objetos (los compuestos por un
sólo elemento) con sudensidad obtenida de la tabla periódica, para comprobar su pureza.

Densidad de distintos cuerpos por el método de Arquímedes -P. D´Angelo Campos, N. C. Cagliotti y A. Sterverlynck

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DISCUSION DE RESULTADOS
Una vez realizado el gráfico de la masa de empuje en relación al volumen
sumergido, el cual nos permitió un mejor análisis de la información, pudimos comprobar la
validez del...