FECHA DE ENTREGA: 30 DE MAYO DEL 2011

OBJETIVOUtilizando el principio de Arquímedes, calcular experimentalmente la densidad relativa de sólidos y líquidos.

RESUMENLo que realizamos en esta práctica fue determinar las densidades relativas de una muestra de cobre y una de hierro, además de la densidad relativa de una muestra de diesel, lo realizamos usando las formulas que dedujimos en clase y los datos de medición directa que obtuvimos fueron X, XL, Xq los cuales los sacamos usando la balanza de Jolly, primero tuvimos que calibrar el equipo para que las mediciones tuvieran un margen error más pequeño.

Al calibrar también determinamos nuestro nivel de referencia para que todas las mediciones que realizamos tengan sentido y podamos realizar la practica correctamente, el profesor nos indico que valor debía obtener aproximadamente y según eso calculábamos nuestro error y si es que el porcentaje de error era mayor al quince por ciento debíamos volver a realizar la practica hasta obtener una medición correcta.

INTRODUCCIÓNEl principio de Arquímedes establece que todo cuerpo sumergido en el interior de un fluido recibe un empuje hacia arriba que es, en magnitud, igual al peso del líquido que desaloja.

La densidad relativa de una sustancia es la densidad de la sustancia a la densidad del fluido que utilicemos como referencia.

ρREL=ρSUST

ρREFERENCIA

El resultado de esta relación es un número que nos indica que tan grande es la densidad de la sustancia con relación a la de referencia.

La balanza de Jolly es un dispositivo que puede ser usado para medir la densidad relativa usando para esto el principio de Arquímedes.

Consiste en un pedestal tubular cuya altura puede ser ajustada mediante la perilla; una escala Vernier permite tomar las lecturas de los cambios en la altura del pedestal, un indicador situado en un tubo transparente. Del extremo del pedestal se suspenden dos platillos, superior e inferior, mediante un resorte. El platillo inferior se sumerge en el recipiente con fluido, mientras el superior se sostiene en el aire.

La muestra del material cuya densidad relativa se desea establecer se coloca en el platillo superior, el peso de la muestra estira el resorte hacia abajo una distancia X, la cual puede ser medida retornando a la posición inicial que tenían los platillos elevando el extremo del pedestal hasta que el marcador vuelva a colocarse en la posición inicial que tenía antes de depositar la muestra en el

platillo; la cantidad X es la altura que se debe elevar el pedestal, la cual se mide en la escala Vernier. El proceso es similar al colocar la muestra en el platillo inferior dentro del agua y medir L, la altura que se desplace la llamaremos X L

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

EQUIPO Balanza de Jolly Vaso de Precipitación Agua Muestra solida de densidad desconocida Muestra liquida de densidad desconocida

PROCESO Tal como indico el profesor en el ejemplo experimental que hizo, antes de comenzar la

práctica debemos encerar y escoger un nivel de referencia en el tubo transparente y este nivel no se puede cambiar porque no obtendríamos el resultado deseado.

Llenamos en vaso de precipitación con agua y lo colocamos en la balanza de Jolly de modo que el platillo inferior de la balanza quede completamente sumergido evitando que toque el fondo.

Ahora colocamos la muestra 1 (cobre) en el platillo superior y llevamos al sistema a la posición inicial, ajustando con la perilla hasta hacer coincidir nuestro nivel de referencia. Anotamos la medida que nos indica el vernier con su respectiva incertidumbre, a este desplazamiento lo llamaremos X.

Enceramos la balanza y el nivel de referencia y ahora colocamos la muestra 1 en el platillo inferior y lo dejamos sumergir completamente en el agua. Con la perilla ajustamos de tal manera que nuestro nivel de referencia coincida con su posición inicial. Anotamos la lectura que nos indica el vernier con su respectiva incertidumbre. A este desplazamiento lo llamaremos X L. Debemos tener en cuenta que X L tiene que ser menor en magnitud a X caso contrario estaría mal la medición.

Enceramos la balanza y colocamos el nivel de referencia en su posición inicial.

Reemplazamos el agua dentro del vaso de precipitación por diesel y dejamos sumergir al platillo inferior con la muestra 1. Ajustamos con la perilla de manera que nuestro nivel de referencia coincida con la posición inicial. Anotamos la medida que nos indica el vernier con su respectiva incertidumbre y llamaremos a este desplazamiento X q. Esto se hace para encontrar la densidad relativa del diesel. Se debe cumplir que X q tiene que ser menor en magnitud a X.

Aplicamos las formulas aprendidas para encontrar la densidad de la muestra 1 y la densidad relativa del diesel y aplicando calculo para hallar la incertidumbre de cada una.

El mismo procedimiento es para la otra muestra (hierro) y solamente se trabaja con el vaso de precipitación lleno de agua ya que la densidad relativa del diesel ya la sabemos y la calculamos.

RESULTADOS1. Observación y datos

A1) Complete la tabla de datos mostrada

MUESTRAS X XL

1 (65.8 ± 0.1) mm (58.3 ± 0.1) mm

2 (13.0 ± 0.1) mm (11.3 ± 0.1) mm

CÁLCULOS CON EL COBRE:X=(65.8±0.1 ) En el platillo superior. (Agua)X L=(58.3±0.1 )En el platillo inferior. (Agua)

ρCOBRE=X

X−X L

[ g/cm3]

ρCOBRE=65.8

65.8−58.3[g /cm3]

ρCOBRE=8.77 [g/cm3]

C=X−X L

C=65.8−58.3= 7.5

∆C=∆ X+∆ XL

∆C=0.1+0.1= 0.2

∂COBRE=XC

[g /cm3]

∆COBRE=| 1C|∂ x+|−X

C2 |∂C [ g

cm3 ]∆COBRE=| 17.5|(0.1)+|−65.87.52 |(0.2 )

∆COBRE=0.23 [g /cm3]

ρCOBRE=(8.77±0.23)[ g/cm3]

CÁLCULO CON EL HIERRO:X=(13.0±0.1 ) En el platillo superior. (Agua)X L=(11.3±0.1 )En el platillo inferior. (Agua)

ρHIERRO=X

X−XL

[g/cm3]

ρHIERRO=13.0

13.0−11.3[g/cm3]

ρHIERRO=7.65[ g/cm3]

C=X−X L

C=13.0−11.3

C=1.7

∆C=∆ X+∆ XL

∆C=0.1+0.1

∆C=0.2

∂HIERRO=XC

[g /cm3]

∆HIERRO=| 1C|∂x+|−X

C2 |∂C[ g/cm3]

∆HIERRO=| 11.7|(0.1)+|−13.01.72 |(0.2 )

∆HIERRO=0.84[ g/cm3]

ρHIERRO=(7.65±0.84) [g/cm3]

MUESTRAS ρrel

1 (8.77 ± 0.23) mm

2 (7.65 ± 0.84) mm

b) Densidad relativa de un líquidob1) Complete la tabla de datos mostrada

Muestra X X q X L

1 13.0 11.4 11.3

CÁLCULOS CON EL DIESEL

ρℜDIESEL=X−Xq

X−XL

[g /cm3]

ρℜDIESEL=13.0−11.413.0−11.3

[g /cm3]

ρℜDIESEL=0 .94 [g /cm3]

C=X−X L

C=13.0−11.3

C=1.7

∆C=∆ X+∆ XL

∆C=0.1+0.1

∆C=0.2

B=X−X q

B=13.0−11.4

B=1.6

∆ B=∆ X+∆ Xq

∆ B=0.1+0.1

∆ B=0.2

∂ℜDIESEL=BC

[ g/cm3]

∆ℜDIESEL=|1C|∂B+|−B

C2 |∂B[ g/cm3]

∆ℜDIESEL=| 11.7|(0.2)+|−1.61.72 |(0.2 )[g /cm3]

∆ℜDIESEL=0.23[ g/cm3]

ρℜDIESEL=¿

b2) Determine la densidad relativa del liquido suministrado.

Densidad de la SustanciaMuestra Sustancia ρ relativa (g/cm3 ¿)

1 Diesel 0.94±0.23

2.- Análisisa) Determine el error relativo de cada densidad relativa obtenida de las muestras solidas.

Muestras % ErrorHierro 0.6Cobre 0.5

Cálculos

%Error=|Valor Teorico−Valor ExperimentalValor Teorico |∗100%

%Error Cobre=|8.96−8.728.96 |∗100%%Error Cobre=2.12%

%Error Hierro=|7.80−7.657.80 |∗100%

%Error Hierro=1.92%

b) Determine el error relativo de la densidad relativa obtenida de la muestra liquida

Muestra %ErrorDiesel 9.6 %Error Diesel=|1.04−0.941.04 |∗100% %Error Diesel=9.6%

IMAGENES

DISCUSIÓNd) El acero es más denso que el agua. Entonces, ¿Por que flotan los barcos de acero?Según el principio de Arquímedes si un objeto flota en el agua es porque su densidad es menor que la de ésta.

Así la madera flota de forma natural porque su densidad es menor que la del agua sobre la que se apoya.

Los barcos de acero o de metales más densos que el agua se hundirían irremisiblemente si no fuera porque se diseñan de tal forma que su quilla (la parte en contacto con el agua) tiene compartimentos que pueden llenarse de aire o de agua, disminuyendo o aumentando su densidad a voluntad.

e) Cuando una persona un bote de remos en un pequeño lago lanza un ancla por la borda, ¿el nivel del agua en el lago sube, baja o permanece igual?Queda igual ya que el bote contenía dicho peso.

CONCLUSIONESSe cumplió con los objetivos planteados y se comprobó que el principio de Arquímedes aplicado en la balanza de Jolly nos da un valor muy aproximado a los reales de cada uno de las muestras y fluidos utilizados para esta práctica.

En varias ocasiones la lectura individual que se tomaba del vernier no era la misma y ocasionaba que los resultados y el cálculo de las incertidumbres salieron diferentes para cada uno, aun así los resultados que obtuvimos se encuentran dentro de un intervalo aceptable lo que nos dio a entender que si estábamos desarrollando bien la práctica.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Guía de Laboratorio de Física B. http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Arqu%C3%ADmedes http://74.125.113.132/search?q=cache:1bKF69JSt_EJ:www.fisica.unlp.edu.ar/materias/

FEII/Experiencia3_08.doc+balanza+de+jolly&cd=10&hl=es&ct=clnk&gl=e